（一） BIO，NIO， 阻塞，非阻塞，你懂了吗

一般来说，一个输入操作通常包括两个阶段：

、等待数据准备好；
、从内核向进程复制数据

是否同步的判断依据是： 是否 针对的 整个过程，即2个阶段，是否有阻塞

是否阻塞的判断依据是： 按 程序等待消息通知时的状态角度来说的，，即针对第一阶段来说

例子很形象：

https://my.oschina.net/u/1859679/blog/1839169

 

 

Linux 认为

1、用系统调用 read 从 socket 里读取 一段数据
2、用系统调用read 从 一个磁盘文件读取一段数据到 内核

分 网路IO 和 磁盘文件 IO。 网络IO 才做 BLOCK。

 

 一个解释是，所谓“Block”是指操作系统可以预见这个Block会发生才会主动Block。
例如当读取TCP连接的数据时，如果发现Socket buffer里没有数据就可以确定定对方还没有发过来，于是Block；
而对于普通磁盘文件的读写，也许磁盘运作期间会抖动，会短暂暂停，但是操作系统无法预见这种情况，只能视作不会Block，照样执行。

1、Unix 5中 IO模型

• 阻塞式I/O；
• 非阻塞式I/O；
• I/O复用（select，poll，epoll...）；
• 信号驱动式I/O（SIGIO）；
• 异步I/O（POSIX的aio_系列函数）；

1、阻塞式I/O；

同步阻塞IO模型是最常用的一个模型。 linux中 默认情况下所有的socket都是 blocing，

在这个模型中，用户空间的应用程序执行一个系统调用 recvform， 这会导致应用程序阻塞，睡没也不干，直到数据准备好，等待 kenel准备好 从 网络上姐都到的 数据包 + 等待收到的报文 被 从 kernel 赋值到bug中，recvform 方法才会返回，最后 进程在处理数据。

 

 

2 非阻塞式I/O

非阻塞IO， 对一个非阻塞描述符 循环调用 recvfrom，持续的轮询（polling），以查看某个操作是否就绪。与阻塞IO不一样，非阻塞将大的 整片时间的阻塞 分成 N多的小的阻塞， 所有 进程 不断的有机会 被 CPU 光顾。

非阻塞的 recvfrom 系统调用后，进程并没有被阻塞，内核马上返回给进程，如果数据没有准备好，会返回 error。 进程在返回之后，可以干其他事情，然后在发起recvfrom 系统调用。如此循环的仅从 recvfrom 系统调用，检查内核数据，直到数据准备好，在拷贝数据到进程。拷贝数据整个过程，进程仍然是属于 阻塞的状态。

3.I/O复用

IO multiplexing 就是我们说的 select，poll，epoll。（多路复用，因为它 可以同时监听多个 fd， 减少了为每个需要监听的fd 开启线程的开销）

select 调用是内核级别的，可以等待多个socket，能实现同时多多个 IO端口进行监听， 当其中任何一个socket 的数据准备好了，就能返回进行 可读（写），然后进程在进行 recvform 系统调用，将数据由 内核 拷贝到用户进程，这个过程是阻塞的。

IO复用模型会用到 select，poll，epoll函数，这几个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞IO所不同的， 这几个函数可以同时阻塞多个 IO操作，多个写操作的 IP函数 进行检测，直到有数据 可读或可写 时（不是等到socket数据全部到达再处理, 而是有了一部分数据就会调用用户进程来处理），才进行真正地调用 IO操作函数。

IO复用有人把其成为同步非阻塞的，也有称为同步阻塞。其实这个是否阻塞还需要看第一个阶段，第一个阶段有的阻塞，有的不阻塞。主要也是阻塞在select阶段，属于用户主动等待阶段，我们且规范为阻塞状态，所以，把IO多路复用归为同步阻塞模式。

 

 

4.信号驱动式I/O

信号驱动式I/O：首先我们允许Socket进行信号驱动IO,并安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞。当数据准备好时，进程会收到一个SIGIO信号，可以在信号处理函数中调用I/O操作函数处理数据。

也就是说第一个阶段，完全是非阻塞的，等数据到达会给一个信号通知，第二个阶段recvfrom还是阻塞过程，和之上无差异。

 

5.异步I/O

异步IO不是顺序执行,用户进程进行aio_read系统调用之后，无论内核数据是否准备好，都会直接返回给用户进程，然后用户态进程可以去做别的事情。等到socket数据准备好了，内核直接复制数据给进程，然后从内核向进程发送通知。IO两个阶段，进程都是非阻塞的。

 

总结

2、JAVA IO

Unix中的五种I/O模型，除信号驱动I/O外，Java对其它四种I/O模型都有所支持。其中Java最早提供的

blocking I/O即是同步阻塞I/O，

而NIO即是同步非阻塞I/O，

同时通过NIO实现的Reactor模式即是I/O复用模型的实现，

通过AIO实现的Proactor模式即是异步I/O模型的实现。