Java IO

阻塞IO模型：最传统的IO模型之一，即在读写数据的过程中。当用户线程发送IO请求时，核心将检查数据是否准备就绪。如果没有准备就绪，它将等待数据准备就绪，用户线程将被堵塞，用户线程将交付CPU。当数据准备就绪时，内核将数据复制到用户线程，并将结果返回到用户线程，用户线程将解除block状态。阻塞IO模型的典型例子是：data = socket.read();如果数据不准备就绪，则在read方法中总是被阻塞。

非阻塞IO模型：当用户线程启动read操作时，不需要等待，而是立即得到结果。假如结果是error，就会知道数据还没有准备好，所以它可以再次发送read操作。一旦内核中的数据准备就绪，并且再次收到用户线程的请求，那么它就会立即将数据复制到用户线程中，然后返回。因此，实际上，在非阻塞IO模型中，用户线程需要不断询问核心数据是否准备就绪，即非阻塞IO不会交出CPU，而是总是占用CPU。典型的非阻塞IO模型一般如下：

while(true){data = socket.read();if(data!= error)处理数据break;}}

然而，非阻塞IO存在非常严重的问题。在while循环中，有必要不断询问核数据是否准备就绪，这将导致CPU占用率非常高。因此，while循环很少用于读取数据。

IO模型多路复用:Java NIO实际上是多路复用IO。在多路重用IO模型中，会有一个线程不断轮流训练多个socket的状态。只有当socket真正有读写事件时，才能真正调用实际的IO读写操作。因为在多路重用IO模型中，只有一个线程可以管理多个socket，系统不需要建立新的过程或线程，也不需要维护这些线程和过程，只有在真正的socket阅读和写作事件中，才会使用IO资源，因此大大降低了资源占用。在Java 在NIO中，通过selector.select()区域检查每个通道是否有事件。如果没有事件，它总是被堵塞在哪里，因此这将导致用户线程被堵塞。多路重用IO模式可以通过一个线程管理多个socket。只有当socket真正发生读写事件时，才会占用资源进行实际的读写操作。因此，多路复用IO更适合连接数较多的情况。

此外，为什么多重用IO比非阻塞IO模型更有效，因为在非阻塞IO中，通过用户线程区域进行持续的轮换训练，而在多重用IO中，每个socket状态的轮换训练都在核心中进行，远高于用户线程。

但需要注意的是，多重复用IO模型是通过轮换培训来检测是否有事件，并逐一响应事件。因此，对于多重复用IO模型，一旦事件响应体很大，就会导致后续事件无法处理，影响新的事件轮换查询。

信号驱动IO模型：在信号驱动IO模型中，当用户线程启动IO请求操作时，将注册相应的信号函数，然后用户线程将继续执行，当核心数据将向用户线程发送信号，用户线程接收信号，调用IO读写操作进行实际IO请求操作。

异步IO模型:异步IO模型是最理想的IO模型。在异步IO模型中，当用户线程启动read操作时，可以立即开始做其他事情。另一方面，从内核的角度来看，当它受到asynchronous的影响时 read之后，它会立即返回，表明read请求已经成功启动。因此，用户线程不会产生任何block。然后，内核将等待数据准备完成，然后将数据复制到用户线程。当所有这些都完成后，内核将向用户线程发送信号。它只需要先启动一个请求。当接收到内核返回的成功信号时，意味着IO操作已经完成，数据可以直接使用。

也就是说，在异步IO模型中，IO操作的两个阶段都不会阻塞用户线程。这两个阶段由核心自动完成，然后发送信号告知用户线程已完成。IO函数不需要在用户线程中再次被调用进行具体的读写。这与信号驱动模型不同。在信号驱动模型中，当用户线程接收到信号表示数据已准备就绪时，用户线程需要调用IO模糊进行实际读写操作；在异步IO模型中，收到信号表示IO操作已完成，无需在用户线程中调用IO函数进行实际读写操作。