Java I/O模型的简单说明

　　1、同步和异步

　　同步：如果有多个任务或者事件要发生，这些任务或者事件必须逐个地进行，一个事件或者任务的执行会导致整个流程的暂时等待，这些事件没有办法并发地执行，最简单的例子就是顺序的执行两个方法，当第一个方法正在执行时，那么第二个方法需要等待第一个方法执行完毕后才能继续执行

　　异步：如果有多个任务或者事件发生，这些事件可以并发地执行，一个事件或者任务的执行不会导致整个流程的暂时等待，在Java中最常见的就是多线程来实现异步，执行一个方法的同时，开另外一个线程同时执行其他事情

　　2、阻塞和非阻塞

　　阻塞：当某个事件或者任务在执行过程中，它发出一个请求操作，但是由于该请求操作需要的条件不满足，那么就会一直在那等待，直至条件满足，比如实现一个功能是读取指定目录下的文件的内容，如果文件不存在，那么程序将无限循环的进行读取，比如每隔3s继续读一次，就好像服务器一样一直在后台以服务形式运行着

　　非阻塞：当某个事件或者任务在执行过程中，它发出一个请求操作，如果该请求操作需要的条件不满足，会立即返回一个标志信息告知条件不满足，不会一直在那等待，比如也是读取一个目录下指定文件，如果文件读取到，则返回文件的内容给程序，如果不存在则返回相应的状态，这段程序到这里就执行完毕了

 

　　同步、异步和阻塞、非阻塞之间没有必然联系，更不能划等号，

　　3、阻塞IO和非阻塞IO

　　IO操作包括对硬盘的文件读写，对socket的读写和对外部输入输出设备的操作

　　当用户调用程序发起一个IO的操作，比如通过socket接收请求的数据，内核会去查看要读取的数据是否就绪，对于阻塞IO，如果没有就绪，读取进程会一直等待，直到数据就绪；对于非阻塞IO，如果数据没有就绪，则会返回标志信息告知用户线程当前要读的数据没有就绪；当数据就绪后内核会将数据拷贝到用户线程

　　4、同步IO和异步IO

　　同步IO:当用户发出IO请求操作之后，如果数据没有就绪，需要通过用户线程或者内核不断地去轮询数据是否就绪，当数据就绪时，再将数据从内核拷贝到用户线程；

　　异步IO:只有IO请求操作的发出是由用户线程来进行的，IO操作的两个阶段都是由内核自动完成，然后发送通知告知用户线程IO操作已经完成。也就是说在异步IO中，不会对用户线程产生任何阻塞。

　　从上面来看，同步IO和异步IO是针对用户线程和内核的交互来区分的，关键所在就是数据拷贝阶段是内核完成，还是用户线程完成，异步IO必须依靠操作系统支持才可以

 

　　常用的5种IO模型有：阻塞IO模型、非阻塞IO模型、多路复用IO模型、信号驱动IO模型、异步IO模型

　　阻塞IO模型：最传统的IO模型，简单说来就是：数据没有就绪，线程一直处于阻塞状态，其他线程无法进行

　　非阻塞IO模型：无需等待，数据未就绪，返回一个错误的标识，让用户知道数据还没有准备好，还可以适时发送下一个请求

　　多路复用IO模型：目前使用的比较多，Java NIO就是多路复用的，线程会不断轮询读取socket状态，只有当socket有读写事件时，才真正调用实际的IO读写操作，只需要一个线程就可以管理多个socket，资源占用非常小；但是如果响应的信息量非常大，那么事件处理延时较长，会对性能有一定影响

　　信号驱动IO模型：当用户发起一个IO请求，会给socket注册一个信号函数，然后用户线程继续向下执行另外的操作，当内核就绪时会发送一个信号给线程，线程收到之后，就可以使用信号函数调用IO进行实际的读写操作

　　异步IO模型：这个算是最理想的IO模型，当用户线程发起IO请求操作之后，立刻就开始做其他事，内核收到asynchronous操作之后，会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户线程，当这些操作完成之后，内核会给线程发送一个信号，告诉他请求操作完成了，用户线程完全不必关心整个IO操作是如何进行的，只需要发送一个请求，这些事就交给内核来做了，当线程收到内核返回的成功信号时，直接使用数据就可以了；整个过程是完全并行进行的，两个阶段都不会阻塞用户线程，异步IO需要操作系统底层的支持，从Java 7开始就支持Asynchronous IO了

　　上面5种模型中，前四种模型本质上都会对用户线程产生阻塞，实际上都属于同步IO，只有最后一种是真正的异步IO，因为用户线程不必要读取数据所以不会产生阻塞，线程和内核两个任务是并发的，这样才是理想的异步操作

　　基于以上的IO模型，在网络服务设计模式中，有两种比较经典的模式就是多线程和线程池，网络编程中的Reactor和Proactor实际上就是同步IO和异步IO的多路复用模式