題目看上去真的很亂，寫之前先貼一張寫之前理出來的思路圖：

題目里那些亂七八糟的名詞都能在圖里找到自己的位置了沛励。 下面就是解釋一下這張圖了墩崩。

從IO開始講吧，先簡單解釋一下IO侯勉。其實(shí)IO這個(gè)概念真的很雜容易混淆鹦筹，我理解的IO是分兩個(gè)大概念的，即網(wǎng)絡(luò)IO和磁盤IO址貌。網(wǎng)絡(luò)IO就是socket網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸铐拐，磁盤IO就是磁盤文件讀寫這些。上圖中的IO理論思想在網(wǎng)絡(luò)IO和磁盤IO中都可以適用的练对，因?yàn)檫@兩個(gè)有很多共同之處遍蟋。

為什么有共同之處呢？可以這么理解螟凭。磁盤IO就是文件讀寫嘛虚青，文件是在磁盤上的要讀到內(nèi)存中，必然會(huì)涉及用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)螺男，這里就不解釋用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)了棒厘，理解起來就是用戶態(tài)問內(nèi)核態(tài)要數(shù)據(jù)，那用戶態(tài)就是調(diào)用方下隧，內(nèi)核態(tài)就是被調(diào)用方奢人。而網(wǎng)絡(luò)IO也很相似啊，網(wǎng)絡(luò)IO最簡單的理解就是一個(gè)接口被調(diào)用了淆院，總之會(huì)有一個(gè)socket連接過來何乎，讓被調(diào)用的服務(wù)去干嘛干嘛，就可以理解為這個(gè)socket連接是調(diào)用方，被調(diào)用的服務(wù)當(dāng)然就是被調(diào)用方了支救。畫了一張圖總結(jié)一下：

我們所說的IO通常意義上是指磁盤IO的輸入/輸出流抢野，即I/O流。其實(shí)在磁盤IO體系中不止有流式部分各墨，還有非流式部分蒙保，貼兩張網(wǎng)上的圖：

所以，這么一頓分析下來欲主，一般我們打交道比較多的就是磁盤IO流式部分了，而這么長的名字平時(shí)我們只說IO逝嚎，有點(diǎn)搞混的扁瓢。當(dāng)然網(wǎng)絡(luò)IO和磁盤IO的區(qū)分界限也沒有那么清楚，比如字節(jié)流字符流用于文件讀寫沒有問題补君，但是網(wǎng)絡(luò)IO中也避免不了使用字節(jié)流啊引几，這就看個(gè)人理解了。

上面是理了一下IO挽铁，接下來解釋一下同步/異步和阻塞/非阻塞伟桅。

還是看上面調(diào)用方和被調(diào)用方那張圖，記住關(guān)鍵的一點(diǎn)叽掘，同步/異步是描述調(diào)用方是否等待調(diào)用結(jié)果返回的楣铁，阻塞/非阻塞是描述被調(diào)用方線程狀態(tài)的。

拿磁盤IO舉例：

同步阻塞IO就是用戶態(tài)的線程發(fā)起read()/write()調(diào)用后更扁，會(huì)一直等待調(diào)用結(jié)果返回盖腕，而在內(nèi)核態(tài)，要去讀一個(gè)磁盤文件浓镜，數(shù)據(jù)不一定立馬就能準(zhǔn)備好啊溃列，同步阻塞IO就是內(nèi)核態(tài)的線程會(huì)一直能數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好再去讀。盜張圖貼一下：

同步非阻塞IO同理用戶態(tài)發(fā)起read()/write()調(diào)用后膛薛，也會(huì)一直等待調(diào)用結(jié)果返回听隐，但是在內(nèi)核態(tài)，如果數(shù)據(jù)沒有準(zhǔn)備好哄啄，內(nèi)核態(tài)的線程可不會(huì)等著雅任，就直接干別的去了，那就需要用戶態(tài)的線程一直去詢問數(shù)據(jù)有沒有處理好啊咨跌，一直問一直問這個(gè)就叫輪詢椿访。再貼一張圖：

那什么是IO多路復(fù)用呢？可以看出同步非阻塞IO是需要用戶態(tài)要有一個(gè)線程不停地去輪詢的虑润，這就很消耗CPU資源啊成玫，用戶態(tài)就很不樂意了，就在想能不能這個(gè)輪詢的讓內(nèi)核態(tài)自己去做就好了，這就是IO多路復(fù)用了哭当。所以IO多路復(fù)用是在同步非阻塞IO基礎(chǔ)上的一次演進(jìn)猪腕，即IO多路復(fù)用也必然是同步非阻塞IO。這個(gè)輪詢的活是就是select钦勘、poll和或者epoll這三個(gè)機(jī)制來完成的陋葡，也就是select、poll和或者epoll這三個(gè)是內(nèi)核態(tài)的系統(tǒng)調(diào)用彻采，三種不同的方式去找到準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)腐缤。需要注意的是select和poll是輪詢的方式去找到準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)，epoll已經(jīng)不用輪詢了肛响，這個(gè)后面會(huì)說岭粤。既然都是在內(nèi)核態(tài)找到準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)了，更接近OS底層的調(diào)用性能也必然是比在用戶態(tài)的時(shí)候好特笋，既然這樣剃浇，那何必只去找用戶態(tài)某一個(gè)線程需要的數(shù)據(jù)呢，那就替用戶態(tài)所有干等著的線程找準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)吧猎物，這就是多路復(fù)用這個(gè)詞的來源虎囚。

上面是在磁盤IO理解了同步阻塞IO、同步非阻塞IO和多路復(fù)用IO蔫磨，那么在網(wǎng)絡(luò)IO怎么理解呢淘讥？

對于網(wǎng)絡(luò)IO，同步阻塞IO不用說了堤如，一個(gè)socket連接過來了适揉，里面的數(shù)據(jù)并不一定準(zhǔn)備好了，如果被調(diào)用服務(wù)的線程在干等著socket中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好煤惩，那就是同步阻塞IO嫉嘀。如果這個(gè)服務(wù)線程不等呢？而是去詢問其他socket連接中的數(shù)據(jù)有沒有準(zhǔn)備好魄揉，那這就是同步非阻塞IO剪侮。

網(wǎng)絡(luò)IO和磁盤IO的同步非阻塞IO的理解還是有點(diǎn)區(qū)別的，磁盤IO的同步非阻塞的輪詢操作是由調(diào)用方去做的洛退，而且輪詢的是被調(diào)用方瓣俯，但是網(wǎng)絡(luò)IO的同步非阻塞總不能讓調(diào)用方去輪詢吧，難不成還一遍一遍的socket連接過來兵怯？所以只能被調(diào)用方去輪詢彩匕，而且輪詢的是調(diào)用方即一組socket連接，所以網(wǎng)絡(luò)IO的同步非阻塞IO也可以成為是IO多路復(fù)用媒区，即是被調(diào)用方在輪詢又有多路復(fù)用這個(gè)概念在里面啊驼仪。

JAVA NIO是NIO思想在JAVA領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)掸犬，所以很多人說JAVA NIO是多路復(fù)用IO也沒什么問題。既然是NIO思想在JAVA領(lǐng)域的實(shí)現(xiàn)绪爸，必然在網(wǎng)絡(luò)IO和磁盤IO都是可用的湾碎。在網(wǎng)絡(luò)IO應(yīng)用的關(guān)鍵詞就是Selector，即一組socket連接注冊到上面奠货。在磁盤IO的應(yīng)用關(guān)鍵字就是FileChannel文件通道和Buffer緩沖區(qū)介褥，也是用了select、poll或者epoll這一套递惋。

理清了上面這些概念柔滔，然后就可以了解一下select、poll和epoll萍虽。

1.select

select函數(shù)就是上面說的睛廊，做了遍歷輪詢的活，不止替一個(gè)用戶態(tài)線程找準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)贩挣，而是把很多個(gè)文件描述符fd放進(jìn)一個(gè)set集合中遍歷，就是替多個(gè)用戶態(tài)線程找準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)没酣。當(dāng)然王财，既然是set集合那就有數(shù)量上限，32位機(jī)器上默認(rèn)是1024個(gè)裕便，64位機(jī)器上默認(rèn)是2048個(gè)绒净。貼一張圖：

時(shí)間復(fù)雜度：O(n)

select的缺點(diǎn)：

（1）單進(jìn)程可以打開fd有限制；

（2）對socket進(jìn)行掃描時(shí)是線性掃描偿衰，即采用輪詢的方法挂疆，效率較低；

（3）用戶空間和內(nèi)核空間的復(fù)制非常消耗資源下翎；

2.poll

其實(shí)poll調(diào)用過程和select一樣缤言，只不過采用鏈表的方式替換select的set集合去存儲(chǔ)fd，這樣連接數(shù)就沒有限制了视事。時(shí)間復(fù)雜度同樣為O(n)胆萧。

3.epoll

應(yīng)用示例：Nginx。

epoll就不像前面兩個(gè)把fd放進(jìn)一個(gè)集合里去遍歷了俐东，而是采用注冊回調(diào)函數(shù)跌穗，在文件描述就緒的時(shí)候網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)會(huì)去觸發(fā)這個(gè)回調(diào)函數(shù)，通知說這個(gè)fd的數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好了虏辫，這就很nice了蚌吸。貼一下圖：

這樣就既沒有連接數(shù)限制，又不用去遍歷輪詢消耗CPU砌庄。而且時(shí)間復(fù)雜度為O(1)羹唠。?

epoll有兩種工作方式：1.水平觸發(fā)（LT）2.邊緣觸發(fā)（ET）?

LT模式：若就緒的事件一次沒有處理完要做的事件奕枢，就會(huì)一直去處理。即就會(huì)將沒有處理完的事件繼續(xù)放回到就緒隊(duì)列之中（即那個(gè)內(nèi)核中的鏈表）肉迫，一直進(jìn)行處理验辞。?

ET模式：就緒的事件只能處理一次，若沒有處理完會(huì)在下次的其它事件就緒時(shí)再進(jìn)行處理喊衫。而若以后再也沒有就緒的事件跌造，那么剩余的那部分?jǐn)?shù)據(jù)也會(huì)隨之而丟失。?

由此可見：ET模式的效率比LT模式的效率要高很多族购。只是如果使用ET模式壳贪，就要保證每次進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，要將其處理完寝杖，不能造成數(shù)據(jù)丟失违施，這樣對編寫代碼的人要求就比較高。?

需要注意的是瑟幕，ET模式只支持非阻塞的讀寫：為了保證數(shù)據(jù)的完整性磕蒲。

到這里IO的同步模型就梳理得差不多了，還有一個(gè)異步模型只盹。

按剛剛的理解辣往，異步模型是需要調(diào)用方發(fā)起調(diào)用動(dòng)作后就不等了，去干別的事殖卑。而我們平常的編程站削，代碼是一行一行寫下來，運(yùn)行的時(shí)候也是一個(gè)線程一行一行的執(zhí)行下來孵稽，這行的結(jié)果沒出來呢線程也不會(huì)去干別的事许起，所以我們?nèi)粘５木幊潭际峭骄幊蹋亲霾坏秸嬲漠惒絀O的菩鲜。顧名思義異步IO需要特殊的異步編程語法园细，現(xiàn)在有的就是協(xié)程，這已經(jīng)涉及我的知識盲區(qū)了接校，就不繼續(xù)寫了珊肃。