要了解I/O之前，需要先了解用戶態(tài)與內(nèi)核態(tài)的概念，可以看《Kernel mode 與 User mode》
1邀泉、一次網(wǎng)絡(luò)通信的簡(jiǎn)單過(guò)程描述
（1）數(shù)據(jù)接收好到達(dá)kernel buffer(wait階段)
（2）數(shù)據(jù)從kernel buffer拷貝到user buffer（copy階段）
2、各種I/O方式分析
（1）blocking I/O
當(dāng)用戶調(diào)用recvfrom時(shí)，kernel就開(kāi)始準(zhǔn)備數(shù)據(jù)亥曹。當(dāng)數(shù)據(jù)還沒(méi)有完全到達(dá)時(shí)，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)恨诱，整個(gè)線程就會(huì)被阻塞媳瞪。當(dāng)kernel等到數(shù)據(jù)完全準(zhǔn)備好，就開(kāi)始將數(shù)據(jù)從內(nèi)核拷貝到進(jìn)程中照宝，完了以后內(nèi)核才返回信息蛇受，用戶線程才能解除block。所以對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)厕鹃，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)與拷貝數(shù)據(jù)兩個(gè)過(guò)程都是阻塞的兢仰。當(dāng)請(qǐng)求的連接比較多時(shí)乍丈，則需要開(kāi)多個(gè)線程來(lái)處理，存在很大弊端把将。
（2）no-blocking I/O（非阻塞I/O）
使用no-blocking I/O的話轻专，當(dāng)數(shù)據(jù)已經(jīng)就緒，則返回?cái)?shù)據(jù)察蹲，否則就立刻返回一個(gè)錯(cuò)誤请垛，處于非block狀態(tài)。程序可以間隔時(shí)間地來(lái)請(qǐng)求以得知數(shù)據(jù)是否已經(jīng)加載完全洽议。當(dāng)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)完畢宗收，進(jìn)入拷貝數(shù)據(jù)階段，則這個(gè)時(shí)候線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)亚兄。所以對(duì)于no-blocking I/O來(lái)說(shuō)混稽，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)是不阻塞的，拷貝數(shù)據(jù)是阻塞的审胚。
（3）I/O multiplexing（I/O多路復(fù)用）
I/O multiplexing的原理是使用系統(tǒng)提供的select/epoll等這些函數(shù)去不斷輪訓(xùn)所負(fù)責(zé)的socket荚坞，而不是讓用戶線程自己去輪訓(xùn)。當(dāng)用戶線程調(diào)用select時(shí)菲盾，整個(gè)線程會(huì)被block颓影，同時(shí)，kernel會(huì)監(jiān)視select所負(fù)責(zé)的所有socket懒鉴，當(dāng)有一個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備就緒诡挂，select就會(huì)返回，這時(shí)用戶線程再調(diào)用read操作临谱，將數(shù)據(jù)從kerne拷貝到用戶進(jìn)程中璃俗。
I/O multiplexing在調(diào)用上會(huì)多調(diào)用一次系統(tǒng)級(jí)別調(diào)用（read請(qǐng)求）。所以當(dāng)連接數(shù)不是很高的情況下悉默，使用select/epoll不會(huì)比multi-thread+blocking I/O(開(kāi)多個(gè)線程城豁，各自阻塞等待數(shù)據(jù)到來(lái))性能好，可能延遲還更大抄课，但是優(yōu)點(diǎn)在于能夠用較少資源處理更多的連接唱星，即一個(gè)線程能夠監(jiān)聽(tīng)多個(gè)socket的狀態(tài)，比如傳入多個(gè)socket跟磨，如果有一個(gè)socket就緒间聊，則返回，否則阻塞直到超時(shí)抵拘。所以哎榴，在高并發(fā)的場(chǎng)景中，比如要處理10000個(gè)連接，只需要1個(gè)線程監(jiān)控就緒狀態(tài)尚蝌，對(duì)就緒的每個(gè)連接開(kāi)一個(gè)線程處理或者直接丟到線程池處理迎变，當(dāng)然也可以用當(dāng)前線程處理。即這個(gè)I/O線程可以同時(shí)管理多個(gè)連接飘言，也就是多路復(fù)用了氏豌。
Java 中的NIO就是基于I/O multiplexing實(shí)現(xiàn)。
（4）asynchronous io
用戶發(fā)起read操作時(shí)热凹，系統(tǒng)立即返回泵喘。對(duì)于kernel而言，則進(jìn)行準(zhǔn)備數(shù)據(jù)與拷貝數(shù)據(jù)兩個(gè)動(dòng)作般妙，當(dāng)這兩個(gè)動(dòng)作完成以后纪铺，則發(fā)送signal給用戶線程，線程可以去獲取數(shù)據(jù)碟渺。全程沒(méi)有發(fā)生block鲜锚。
3、各種io的對(duì)比
（1）blocking I/O與 no-blocking I/O
blocking I/O：在wait與copy階段都會(huì)阻塞進(jìn)程苫拍。
no-blocking I/O：在wait階段不會(huì)阻塞芜繁，在copy階段會(huì)阻塞。
（2）synchronous io與 asynchronous io
synchronous I/O：I/O過(guò)程中線程會(huì)被阻塞绒极，直到I/O完成
asynchronous I/O：I/O過(guò)程中線程不會(huì)被阻塞骏令，操作系統(tǒng)完成I/O操作以后通知到系統(tǒng)線程
（3）blocking I/O、no-blocking I/O垄提、I/O multiplexing都屬于synchronous io
