一、iO模型介紹
爲了更好地瞭解IO模型，我們需要事先回顧下：同步、異步、阻塞、非阻塞
本文討論的背景是Linux環境下的network IO。本文最重要的參考文獻是Richard Stevens的“UNIX® Network Programming Volume 1, Third Edition: The Sockets Networking ”，6.2節“I/O Models ”，Stevens在這節中詳細說明了各種IO的特點和區別，如果英文夠好的話，推薦直接閱讀。Stevens的文風是有名的深入淺出，所以不用擔心看不懂。本文中的流程圖也是截取自參考文獻。
Stevens在文章中一共比較了五種IO Model： blocking IO、nonblocking IO 、IO multiplexing 、signal driven IO 、asynchronous IO 由signal driven IO（信號驅動IO）在實際中並不常用，所以主要介紹其餘四種IO Model。
一、阻塞IO(blocking IO)
在linux中，默認情況下socket網絡編程中的recv、accept等大部分都是blocking，一個典型的讀操作流程大概是這樣：
最傳統的一種IO模型，即在讀寫數據過程中會發生阻塞現象。
當用戶發起recvfrom或recv時，內核會去查看數據是否就緒，如果沒有就緒就會等待數據就緒，而用戶線程就會處於阻塞狀態，用戶線程交出CPU。當數據就緒之後，內核會將數據拷貝到用戶線程，並返回結果給用戶線程，用戶線程才解除block狀態。
典型的阻塞IO模型的例子爲：
data = socket.recv();
我們面臨的可能同時出現的上千甚至上萬次的客戶端請求，“線程池”或“連接池”或許可以緩解部分壓力，但是不能解決所有問題。總之，多線程模型可以方便高效的解決小規模的服務請求，但面對大規模的服務請求，多線程模型也會遇到瓶頸，可以用非阻塞接口來嘗試解決這個問題。
二、非阻塞IO（nonblocking IO）
當用戶線程發起一個recv操作後，並不需要等待，而是馬上就得到了一個結果。如果結果是一個error時，它就知道數據還沒有準備好，於是它可以再次發送recv操作。一旦內核中的數據準備好了，並且又再次收到了用戶線程的請求，那麼它馬上就將數據拷貝到了用戶線程，然後返回。
所以事實上，在非阻塞IO模型中，用戶線程需要不斷地詢問內核數據是否就緒，也就說非阻塞IO不會交出CPU，而會一直佔用CPU
三、IO多路複用（IO multiplexing）
多路複用IO模型是目前使用得比較多的模型。Java NIO實際上就是多路複用IO。
在多路複用IO模型中，會有一個線程不斷去輪詢多個socket的狀態，只有當socket真正有讀寫事件時，才真正調用實際的IO讀寫操作。因爲在多路複用IO模型中，只需要使用一個線程就可以管理多個socket，系統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，並且只有在真正有socket讀寫事件進行時，纔會使用IO資源，所以它大大減少了資源佔用。
不過要注意的是，多路複用IO模型是通過輪詢的方式來檢測是否有事件到達，並且對到達的事件逐一進行響應。因此對於多路複用IO模型來說，一旦事件響應體很大，那麼就會導致後續的事件遲遲得不到處理，並且會影響新的事件輪詢，事件太多，輪詢週期太長。
四、異步IO（asynchronous IO）
異步IO模型纔是最理想的IO模型，在異步IO模型中，當用戶線程發起recv操作之後，立刻就可以開始去做其它的事。而另一方面，從內核的角度，當它受到一個asynchronous recv之後，它會立刻返回，說明read請求已經成功發起了，因此不會對用戶線程產生任何block。然後，內核會等待數據準備完成，然後將數據拷貝到用戶線程，當這一切都完成之後，內核會給用戶線程發送一個信號，告訴它read操作完成了。也就說用戶線程完全不需要關心實際的整個IO操作是如何進行的，只需要先發起一個請求，當接收內核返回的成功信號時表示IO操作已經完成，可以直接去使用數據了。
重點：
- IO多路複用採用輪詢的方式實現檢測事件的到達，
事件太多，輪詢週期太長，造成效率低下。 -
異步IO採用異步回調的機制實現檢測事件的到達，數據到達，立馬觸發異步回調機制，主動告訴內核，數據準備完成，然後內核將數據拷貝到用戶線程，告訴用戶線程recv完畢！ - 異步IO是需要操作系統的底層支持，在Java 7中，提供了Asynchronous IO。簡稱AIO
總結：前面四種IO模型實際上都屬於同步IO，只有最後一種是真正的異步IO，因爲無論是多路複用IO還是信號驅動模型，IO操作的第2個階段都會引起用戶線程阻塞，也就是內核等待數據的準備，然後進行數據拷貝的過程都會讓用戶線程阻塞。
有人可能想問非阻塞IO不是也不用等待嗎，它爲什麼不是異步的？
1、首先高清楚同步、異步、阻塞、非阻塞的關係。'同步、異步區別是:是否原地等待數據的返回，阻塞和非阻塞區別是：是否會有程序的停頓！'
2、非阻塞是說明在recv處不會停在這裏。'異步不僅僅是不停在哪裏，而且運行recv過後就不管了'，有點類似於後臺自己運行。只等着結果就行了。非阻塞還需要try捕捉異常操作。所以它不是異步的！