一、幾種IO模型
1.阻塞IO模型（我就死等）
最傳統(tǒng)的一種IO模型，即在讀寫數(shù)據(jù)過程中會發(fā)生阻塞現(xiàn)象。
當用戶線程發(fā)出IO請求之后，內(nèi)核會去查看數(shù)據(jù)是否就緒，如果沒有就緒就會等待數(shù)據(jù)就緒，而用戶線程就
會處于阻塞狀態(tài)，用 戶線程交出CPU。當數(shù)據(jù)就緒之后，內(nèi)核會將數(shù)據(jù)拷貝到用戶線程，并返回結果給用戶線程，用戶線程才解除block狀態(tài)。
典型的阻塞IO模型的例子如下，如果數(shù)據(jù)沒有就緒，就會一直阻塞在read方法。
data = socket.read();
2.非阻塞IO模型 （我就一直問）
當用戶線程發(fā)起一個read操作后，并不需要等待，而是馬上就得到了一個結果，結果可能是數(shù)據(jù)，也可能是error。
如果結果是一個 error時，它就知道數(shù)據(jù)還沒有準備好，于是它可以再次發(fā)送read操作。一旦內(nèi)核中的數(shù)據(jù)準備 好了，并且又再次收到了用戶線程的請求，那么它馬上就將數(shù)據(jù)拷貝到了用戶線程，然后返回。
所以在非阻塞IO模型中，用戶線程需要不斷地詢問內(nèi)核數(shù)據(jù)是否就緒，也就說非阻塞IO不會交出CPU，而會一直占用CPU。這樣就會有一個嚴重的問題：在while循環(huán)中需要不斷地去詢問內(nèi)核數(shù)據(jù)是否就緒，這樣會導致CPU占用率非常高，因此一般情況下很少使用while循環(huán)這種方式來讀取數(shù)據(jù)。
典型的非阻塞IO模型一般如下：
while(true){
data = socket.read();
if (data != error) {
處理數(shù)據(jù)
break;
}
}
3. 多路復用IO模型 （小組長一直問）
多路復用IO模型是目前使用得比較多的模型。Java NIO實際上就是多路復用IO。在多路復用IO模型中，會有一個線程不斷去輪詢多個socket的狀態(tài)，只有當socket真正有讀寫事件時，才真 正調(diào)用實際的IO讀寫操作。
因為在多路復用IO模型中，只需要使用一個線程就可以管理多個 socket，系統(tǒng)不需要建立新的進程或者線程，也不必維護這些線程和進程，并且只有在真正有 socket讀寫事件進行時，才會使用IO資源，所以它大大減少了資源占用。
在Java NIO中，是通 過selector.select()去查詢每個通道是否有到達事件，如果沒有事件，則一直阻塞在那里，因此這種方式會導致用戶線程的阻塞。多路復用IO模式，通過一個線程就可以管理多個socket，只有當 socket真正有讀寫事件發(fā)生才會占用資源來進行實際的讀寫操作。因此，多路復用IO比較適合連接數(shù)比較多的情況。
多路復用IO比非阻塞IO模型的效率高，因為在非阻塞IO中不斷地詢問socket狀態(tài)是通過用戶線程去進行的，而在多路復用IO 中，輪詢每個socket狀態(tài)是內(nèi)核在進行的，這個效率要比用戶線程要高的多。
路復用IO模型是通過輪詢的方式來檢測是否有事件到達，并且對到達的事件 逐一進行響應。因此對于多路復用IO模型來說，一旦事件響應體很大，那么就會導致后續(xù)的事件 遲遲得不到處理，并且會影響新的事件輪詢。
4.信號驅(qū)動IO模型（弄好了叫我）
在信號驅(qū)動IO 模型中，當用戶線程發(fā)起一個IO請求操作，會給對應的socket注冊一個信號函數(shù)，然后用戶線程會繼續(xù)執(zhí)行，當內(nèi)核數(shù)據(jù)就緒時會發(fā)送一個信號給用戶線程，用戶線程接收到 信號之后，便在信號函數(shù)中調(diào)用IO 讀寫操作來進行實際的IO 請求操作。
5. 異步IO模型（活就交給你了）
最理想的IO 模型。在異步IO 模型中，當用戶線程發(fā)起read操作之后，立刻就可以開始去做其它的事。而另一方面，從內(nèi)核的角度，當它受到一個asynchronous read之后， 它會立刻返回，說明read請求已經(jīng)成功發(fā)起了，因此不會對用戶線程產(chǎn)生任何block。然后，內(nèi)核會等待數(shù)據(jù)準備完成，然后將數(shù)據(jù)拷貝到用戶線程，當這一切都完成之后，內(nèi)核會給用戶線程 發(fā)送一個信號，告訴它read操作完成了。也就說用戶線程完全不需要實際的整個IO操作是如何 進行的，只需要先發(fā)起一個請求，當接收內(nèi)核返回的成功信號時表示IO操作已經(jīng)完成，可以直接 去使用數(shù)據(jù)了。
在異步IO模型中，IO操作的兩個階段都不會阻塞用戶線程，這兩個階段都是由內(nèi)核自動完 成，然后發(fā)送一個信號告知用戶線程操作已完成。用戶線程中不需要再次調(diào)用IO 函數(shù)進行具體的 讀寫。
在信號驅(qū)動模型中，當用戶線程接收到信號表示數(shù)據(jù) 已經(jīng)就緒，然后需要用戶線程調(diào)用IO函數(shù)進行實際的讀寫操作；而在異步IO模型中，收到信號表示IO操作已經(jīng)完成，不需要再在用戶線程中調(diào)用IO函數(shù)進行實際的讀寫操作。
二、Java IO模型
三、Java NIO模型
四、 IO和NIO
面向流和面向緩沖區(qū)
IO面向流，這意味著每次從流中讀一個或多個字節(jié)，直至讀取所有字節(jié)，它們沒有被緩存在任何地方。此外，由于沒有緩存區(qū)，它不能前后移動流中的數(shù)據(jù)。
NIO面向緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)讀取到一個它稍后處理的緩沖區(qū)，需要時可在緩沖區(qū)中前后移動。這就增加了處理過程中的靈活性。
但是，還需要檢查是否該緩沖區(qū)中包含所有需要處理的數(shù)據(jù)。并且需確保當更多的數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)時，不要覆蓋緩沖區(qū)里尚未處理的數(shù)據(jù)。
阻塞和非阻塞
IO的各種流是阻塞的。這意味著，當一個線程調(diào)用read() 或 write()時，該線程被阻塞，直到有 一些數(shù)據(jù)被讀取，或數(shù)據(jù)完全寫入。該線程在此期間不能再干任何事情了。
NIO的非阻塞模式， 使一個線程從某通道發(fā)送請求讀取數(shù)據(jù)，但是它僅能得到目前可用的數(shù)據(jù)，如果目前沒有數(shù)據(jù)可用時，就什么都不會獲取。而不是保持線程阻塞，所以直至數(shù)據(jù)變的可以讀取之前，該線程可以繼續(xù)做其他的事情。 非阻塞寫也是如此。一個線程請求寫入一些數(shù)據(jù)到某通道，但不需要等待它完全寫入，這個線程同時可以去做別的事情。 線程通常將非阻塞IO的空閑時間用于在其它通道上執(zhí)行IO操作，所以一個單獨的線程現(xiàn)在可以管理多個輸入和輸出通道（channel）。
Java IO
字節(jié)流（單字節(jié)運輸，給計算機看）：InputStream和OutputStream
字符流（多字節(jié)運輸，給人看）：Reader和Writer
Java NIO
NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(緩沖區(qū)), Selector。
傳統(tǒng)IO基于字節(jié)流和字符流進行操作，而NIO基于Channel和Buffer(緩沖區(qū))進行操作，數(shù)據(jù)總是從通道讀取到緩沖區(qū)中，或者從緩沖區(qū)寫入到通道中。Selector(選擇區(qū))用于監(jiān)聽多個通道的事件（比如：連接打開， 數(shù)據(jù)到達）。因此，單個線程可以監(jiān)聽多個數(shù)據(jù)通道。
Channel：和 IO 中的 Stream(流) 是差不多一個 等級的。只不過Stream是單向的，譬如：InputStream, OutputStream，而Channel是雙向的，既可以用來進行讀操作，又可以用來進行寫操作。
NIO中的Channel的主要實現(xiàn)有：
- FileChannel 2. DatagramChannel 3. SocketChannel 4. ServerSocketChannel
分別可以對應文件IO、UDP和TCP（Server和Client）。
Buffer: 緩沖區(qū)，實際上是一個容器，是一個連續(xù)數(shù)組。Channel提供從文件、 網(wǎng)絡讀取數(shù)據(jù)的渠道，但是讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)都必須經(jīng)由Buffer。
上圖描述了從一個客戶端向服務端發(fā)送數(shù)據(jù)，然后服務端接收數(shù)據(jù)的過程。
客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)時，必須先將數(shù)據(jù)存入Buffer中，然后將Buffer中的內(nèi)容寫入通道。
服務端這邊接收數(shù)據(jù)必須通過Channel將數(shù)據(jù)讀入到Buffer中，然后再從Buffer中取出數(shù)據(jù)來處理。
在NIO中，Buffer是一個頂層父類，它是一個抽象類，常用的Buffer的子類有： ByteBuffer、IntBuffer、 CharBuffer、 LongBuffer、 DoubleBuffer、FloatBuffer、 ShortBuffer
Selector： NIO的核心類，檢測多個注冊的通道上是否有事件發(fā)生，如果有事 件發(fā)生，便獲取事件然后針對每個事件進行相應的響應處理。這樣一來，只是用一個單線程就可以管理多個通道，也就是管理多個連接。這樣使得只有在連接真正有讀寫事件發(fā)生時，才會調(diào)用函數(shù)來進行讀寫，就大大地減少了系統(tǒng)開銷，并且不必為每個連接都創(chuàng)建一個線程，不用去維護多個線程，并且避免了多線程之間的上下文切換導致的開銷。
