BIO，NIO，多路复用，AIO

BIO，NIO，多路复用，AIO

概念理解

同步和异步 关注点在于处理机制，同步在于等待上一条语句调用后的返回结果才继续，异步在于事件响应回调机制，语句调用后直接返回，等触发事件之后，自动调用写好的回调函数

阻塞非阻塞 关注点在于线程是否挂起 阻塞在于得到结果之前会挂起线程，非阻塞在于不会挂起自己

IO流程

• 一是数据读取：把数据从磁盘读到内核空间，我们都知道，read属于系统调用，用户级线程是无法操作的，只能交给内核线程去处理，而内核线程首先要找到数据，并读到内核空间中。
• 二是数据复制：把数据从内核空间读取到用户空间。然后用户线程才可以使用这些数据

三大IO模型的解释

BIO

用上面的概念理解一下，write和read方法调用不会直接返回，而且还会把当前线程挂起来。这个有趣了，当前线程挂起还怎么操作呢？写和读其实都需要内核线程操作，内核线程在读和写的时候用户线程被挂起了。

BIO 在这两个步骤都是做不了其他事情的，在用户程序中看起来就是卡死。第一个步骤中用户线程阻塞挂起，第二个步骤中用户线程去从内核空间拷贝来用户空间。

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NIO

NIO把第一个步骤分成多个小阻塞，本来第一个步骤是一个大阻塞，现在分为多个小阻塞(”检查“)，这样当前线程就会一直轮询，类似于CAS，不挂起线程但是cpu一直跑，没有数据的准备阶段十分浪费资源

但是第二部分还是需要用户线程去copy

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多路复用

多路复用采用的操作系统底层的模型，select poll epoll模型，想比于上面的NIO模式，这个能处理多个IO请求上述NIO在第一阶段一直轮询是否数据准备好，浪费大量cpu，如果多个NIO，那么就多个线程一起轮询。所以引发出IO复用模式，调用底层的select poll epoll等函数，让操作系统去轮询，查询到一个或者多个就返回。如果一个都没有还是会阻塞，本质上就是把轮询交给了内核。现在大部分Linux系统采用epoll模式，例如:Java NIO网络编程中，调用select方法，其本质上调用epoll_wait返回准备好的IO。这个的好处在于一个单独线程就能调度很多IO请求业务。轮询交给了内核。

第二部分还是得用户线程去copy回数据到用户空间。但是采用直接内存空间，做内存映射就能做到零拷贝节约这一次的时间

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AIO

AIO这边就程序一调用read就离开返回，然后写好回调函数，或者返回future，两种模式回调式和将来式，IO两个步骤都是内核去完成和用户线程没关系，内核完成之后通知下用户线程。这意味着AIO两个步骤都能做自己的事情。

总结

• 同步就是上述两个过程都阻塞了
• 非阻塞就是上述第一个过程你没有阻塞，但是用户线程必须不断的询问os，类似于CAS，cpu疯狂占用，数据是否从磁盘拷贝到内和空间了，如果拷贝好了，则在数据复制的过程阻塞。所以所有的同步过程，在第二阶段都是阻塞的，尽管这是非阻塞的调用。
• 多路复用：和非阻塞一样，在第二阶段也是阻塞的，但是第一阶段不再由自己去询问操作系统，而是统一交给一个内核线程去处理，现在才有epoll模型，这个比较快，但是没有事件准备好的情况下还是会阻塞，当你的数据读取完成，这个线程就发送一个信号给原先发起系统调用的用户线程，并开始数据拷贝了。
• 异步：上述两个过程都是非阻塞的。