IO & NIO、select & poll & epoll

1.用户空间&内核空间

现在操作系统都是采用虚拟存储器，操作系统将虚拟空间划分为两部分，一部分为内核空间，一部分为用户空间。

1.1. 内核空间：受保护的内存空间，只有操作系统可以访问；
1.2. 用户空间：供应用程序使用；

2.当一个read操作发生时，它会经历两个阶段：

2.1. 程序操作io
2.2. 等待数据准备 (Waiting for the data to be ready)
2.3. 将数据从内核拷贝到进程中 (Copying the data from the kernel to the process)
2.4. io数据返回

3.阻塞&非阻塞

阻塞与非阻塞是针对于操作io后得到的返回结果而言。
非阻塞： 调用io后能立即得到返回应答，即不需要等待2.2 2.3操作；否则为阻塞；

4.同步&异步

同步：进程调用io后得到的返回值为需要的数据，不需要等待（2.2或2.3）；
异步：调用io后得到的是数据状态（未准备完成等），内核操作完成后主动通知进程（之间不做任何轮询等操作）；

• 主要区别在于数据从内核空间拷贝到用户空间时，用户进程的状态；拷贝过程由io实现，进程不需要等待则为异步；否则为同步；

5.JAVA IO&NIO

IO：同步阻塞
NIO：同步非阻塞
AIO：也称为NIO2，异步非阻塞，jdk7

6.IO多路复用select、poll、epoll

这里“多路”指的是多个网络连接，“复用”指的是复用同一个线程

1.java网络编程使用IO，每一个链接都需要一个单独的线程（对java来说是线程）服务，没有通信时线程阻塞；
2.select模式，一个线程可以为多个链接服务（多路复用）；
  a.所有链接都没有数据传输时，线程将其管理的所有连接（文件描述符）交给操作系统（描述符从用户空间复制到内核空间），由操作系统监控;进程阻塞；
  b.当其中有一个连接有数据传输时，操作系统通知线程（描述符从内核空间复制到用户空间）
  c.线程遍历所有连接（文件描述符）找到需要处理的连接；
2.1.主要缺点：
  a.单个线程能监控的连接（文件描述符）有限为1024；
  b.需要维护一个存放描述符的数据结构，内核与用户空间复制开销大；
  c.遍历描述符时线性扫描；
3.poll
  a.相比于select，取消了1024限制，但其他缺点仍然存在；
4.epoll
  a.取消1024限制；
  b.只将需要通信的连接返回给线程；
  c.目前只有linux支持

7. BIO同步阻塞、NIO同步非阻塞，AIO为异步非阻塞

参考：Linux IO模式及 select、poll、epoll详解