同步 IO 和异步 IO

在 linux 中对 io 操作就是把内核态准备就绪的数据拷贝到用户态。

啥是内核态呢，内核态就是 linux 内核，用户态则是用户进程中的某个线程，即 io 操作其实就是内核态和用户态的切换。

io 操作大致分为两种：

1. 文件 io
2. 网络 io

io 操作分为两步

1. 发起 io 请求
2. 接收处理 io

同步 io 和异步 io 最大的区别就是同步 io 的发起方（用户线程）会阻塞或轮询等待 io 完成，而异步则是在发起 io 请求后立即返回继续执行后面的代码。
同步 io 的特点

1、同步 io 是用户线程发起 io 请求并以阻塞或轮询的方式来等待 io 的完成
2、同步 io 是 io 的发起方，同时也是处理方
3、同步 io 是需要将内核态准备就绪的数据拷贝到用户态，所以需要阻塞用户态程序并等待 io 完成

异步 io 的特点

1、异步 io 在用户线程发起 io 请求后会立即返回继续执行后续的逻辑流
2、异步 io 是 io 的发起方，但内核态才是处理方
3、异步 io 的处理方是内核态，所以不需要阻塞

阻塞 io：
用户线程发起 io 请求并阻塞用户线程释放 CPU 执行权，等待内核态的 io 处理完成。

非阻塞 io：
用户线程发起 io 请求会立即返回处理后面的代码，但是会有线程以轮询的方式查询内核态的 io 是否处理完成，如果 io 完成则立即拷贝到用户进程，这种方式对 CPU 资源消耗较高。

io 多路复用：
Java nio 就是多路复用的 io 模型，多路复用模型是由一个线程监听多个 socket，这种方案比较适用于 io 比较多的情况，io 多路复用的性能是比非阻塞 io 要高的，因为多路复用模型的轮询是在内核态，而非阻塞 io 的轮询是在用户态，但是在任务数量比较多或比较大的情况下 io 多路复用需要逐一去处理已完成的 io，会导致后续的 io 得不到处理或者等待过长时间才能得到处理。

信号驱动 io:
用户线程发起 io 请求，然后给负责 io 的 socket 注册一个函数用于完成后的回调，当内核态数据准备完成后会发出一个信号，用户线程接收后会调用之前注册的函数来读写 io

异步 io:
用户线程发起 io 请求后会立即返回，并当内核态的 io 完毕后会将数据拷贝到用户态，然后再发送信号通知用户线程已就绪，整个过程用户线程是不会阻塞也不需要其它额外操作的，除了发起 io 请求，处理 io 和拷贝数据均由内核态完成。

总结以上几种 io 模型，除了最后一个是异步 io 模型，其它的 io 模型都是同步。