I/O概念
I/O 就是計算機內存與外部設備之間拷貝數據的過程。是爲了解決內存和外部設備速度差異的問題。
我們平時說的阻塞或非阻塞是指應用程序在發起 I/O 操作時，是立即返回還是等待。
而同步和異步，是指應用程序在與內核通信時，數據從內核空間到應用空間的拷貝，是由內核主動發起還是由應用程序來觸發。
I/O模型
UNIX 系統下的 I/O 模型有 5 種：
- 同步阻塞 I/O：BIO
- 同步非阻塞 I/O：NIO
- I/O 多路複用
- 信號驅動 I/O
- 異步 I/O： N2IO
Tomcat支持的I/O模型有：
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NIO：非阻塞I/O，採用Java NIO類庫實現。
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NIO.2：異步I/O，採用JDK 7最新的NIO.2類庫實現。
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APR：採用Apache可移植運行庫實現，是C/C++編寫的本地庫。
一個進程的地址空間分爲用戶空間和內核空間，用戶線程不能直接訪問內核空間。 當用戶線程發起 I/O 操作後，網絡數據讀取操作會經歷兩個步驟：
- 用戶線程等待內核將數據從網卡拷貝到內核空間。
- 內核將數據從內核空間拷貝到用戶空間。
各種 I/O 模型的區別就是：它們實現這兩個步驟的方式是不一樣的。
同步阻塞 I/O
用戶線程發起 read 調用後就阻塞了，讓出 CPU。內核等待網卡數據到來，把數據從網卡拷貝到內核空間，接着把數據拷貝到用戶空間，再把用戶線程叫醒。
同步非阻塞 I/O
用戶線程不斷的發起 read 調用，數據沒到內核空間時，每次都返回失敗，直到數據到了內核空間，這一次 read 調用後，在等待數據從內核空間拷貝到用戶空間這段時間裏，線程還是阻塞的，等數據到了用戶空間再把線程叫醒。
I/O 多路複用
用戶線程的讀取操作分成兩步了，線程先發起 select 調用，目的是問內核數據準備好了嗎？等內核把數據準備好了，用戶線程再發起 read 調用。在等待數據從內核空間拷貝到用戶空間這段時間裏，線程還是阻塞的。那爲什麼叫 I/O 多路複用呢？因爲一次 select 調用可以向內核查多個數據通道（Channel）的狀態，所以叫多路複用。
異步 I/O
用戶線程發起 read 調用的同時註冊一個回調函數，read 立即返回，等內核將數據準備好後，再調用指定的回調函數完成處理。在這個過程中，用戶線程一直沒有阻塞。
組件實現
- Nio2Endpoint組件：實現異步I/O
- NioEndpoint組件：實現I/O 多路複用模型
特別說明：本文圖片，均引自極客時間。