五种 IO 模型

在操作系统中，IO 模型有如下五种：

在上文已经说到，其实 IO 操作就是将数据在用户空间与内核空间进行相互转换，这个过程是通过系统调用来完成的。 IO 技术的发展目标就是如何使用尽可能少的资源来完成数据的传输，这里资源主要就是指 CPU 资源。

无论是文件 IO，还是网络 IO，最后都可以统一为用户空间和内核空间数据的交换。

BIO 是最经典的一种 IO 方式，也是最简单粗暴的方式，在发起 IO 操作之后，当前调用线程就会处在阻塞状态，直到数据传输完成。

NIO 是在 BIO 基础之上的一个改进，NIO 在数据还未准备好的情况下，不会阻塞进程，而是通过轮询的方式，不断的去查询数据时候准备好，当数据可以被读取时，当前线程就会处在阻塞状态，直到数据读取完成。

所以 NIO 中的非阻塞指的是在等待数据的阶段，实际进行数据传输时，还是阻塞的，这点需要注意。

IO 多路复用是对 NIO 的一个改进，在 NIO 中，需要不断轮询查看数据是否准备好，IO 多路复用的改进是不再主动去查询数据状态是否准备完成，而是等数据准备好的通知，当数据准备完成之后，才会开始传输数据。

与 NIO 一样，在数据的传输阶段，当前线程依然是阻塞的。

在 Linux 系统中，IO 多路复用的方式有多种：

信号驱动 IO 通过 sigaction 系统调用，向内核发送一个信号，当内核中数据准备好之后，当前线程也会接收到一个信号，在这个过程中，当前线程也是非阻塞的。在接收到信号之后，就可以开始传输数据。

上面的这些 IO 模型虽然有些号称是不阻塞的，那是指在等待数据就绪的过程中是不阻塞的，但是在接收数据的时候，依然还是阻塞的。

AIO 是这些 IO 模型中真正实现完全不阻塞，AIO 在被调用之后直接返回，连接收数据的阶段也是非阻塞的，等到数据接收完成之后，内核才会返回一个通知，也就是说当用户进程接收到通知时，数据已经接收完成。

在 Linux 中提供了 AIO 的实现，但是实际上使用的并不多，更多还是使用独立的异步 IO 库，比如libevent、libev、libuv。

五种 IO 模式的总结如下：

Java 中 IO 的实现

Java 中的 IO 也不例外，实际的 IO 是调用了系统的能力来完成，在用户态通过系统调转到内核态，最终实现文件的读写或者通信。

Java 中 IO 就是典型的 BIO，而且 NIO 则不是对应五种 IO 模型中的 NIO，Java 中的 NIO 实际上是使用 IO 多路复用来实现的。

Java 中的 NIO2 也称之为 AIO，正是对应操作系统中的 AIO，当然具体的实现可能是其他的库。