服务器端编程通常需要构建高性能IO模型，常见IO有四种模型：
(1)同步阻塞IO（Blocking IO）：即传统的IO模型。
(2)同步非阻塞IO（Non-blocking IO）：默认创建的socket都是堵塞，不是堵塞IO要求socket被设置为NONBLOCK。注意这里说的话NIO并非Java的NIO（New IO）库。
（3）IO多路复用（IO Multiplexing）：即经典的Reactor设计模式有时也被称为异步阻塞IO，Java中的Selector和Linux中的epoll都是这种模型。
（4）异步IO（Asynchronous IO）：即经典的Proactor设计模式又称异步非阻塞IO。
同步和异步概念描述了用户线程与内核的交互：同步是指用户线程启动IO请求后需要等待或轮询核查IO操作完成后才能继续执行；异步是指用户线程启动IO请求继续执行后，当内核继续执行时IO通知用户线程或调用用户线程注册的回调函数。
阻塞和非阻塞概念描述了用户线程调用的核心IO操作方法：堵塞是指IO在返回用户空间之前，操作需要完全完成；而非阻塞是指IO操作调用后立即返回到用户的状态值，无需等待IO完成操作。
另外，Richard Stevens 基于信号驱动IO（Signal Driven IO）本文不涉及模型，因为模型不常用。接下来，我们将详细分析四种常见的方法IO实现模型的原理。为了于描述，我们统一使用IO以阅读操作为例。
一、同步阻塞IO
同步阻塞IO模型是最简单的IO模型模型、用户线程IO操作时堵塞。
图1 同步阻塞IO
如图1所示，用户线程通过系统调用read发起IO读取操作，从用户空间到核心空间。内核等到数据包到达，然后将接收到的数据复制到用户空间，完成read操作。
同步阻塞用户线程IO模型的伪代码描述如下：
{
read(socket, buffer);
process(buffer);
}
也就是说，用户需要等待read将socket读取中的数据buffer在继续处理接收数据之前。整个IO在请求过程中，用户线程被堵塞，导致用户启动IO要求的时候什么都做不了，对吧CPU资源利用率不够。
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二、同步非阻塞IO
同步非阻塞IO是同步阻塞IO在此基础上，将socket设置为NONBLOCK。用户线程可以这样发起IO请求后可立即返回。
图2 同步非阻塞IO
如图2所示，因为socket因此，用户线程启动IO请求时立即返回。但是没有读取任何数据，用户线程需要不断启动IO请求，直到数据到达，才真正读取数据并继续执行。
用户线程塞用户线程IO模型的伪代码描述如下：
{
while(read(socket, buffer) != SUCCESS)
;
process(buffer);
}
即使用户需要不断调用read，尝试读取socket直到读取成功，中间数据才继续处理接收数据。整个IO在请求过程中，尽管用户线程每次启动IO请求后可以立即返回，但为了等待数据，仍需要不断轮询，重复请求，消耗大量CPU的资源。这种模型很少直接使用，而是在其他模型中使用IO非阻塞用于模型IO这一特性。
三、IO多路复用
IO多路复用模型是基于内核提供的多路分离函数select使用基础select可以避免同步非阻塞函数IO轮询等待模型中的问题。
图5 IO多路复用
如图3所示，用户将首先需要它IO操作的socket添加到select然后阻止等待select系统调用返回。当数据到达时，socket被激活，select函数返回。正式启动用户线程read请求，读取数据并继续执行。
从流程上看，使用select函数进行IO请求和同步阻塞模型没有太大区别，电脑甚至增加了监控socket，以及调用select额外操作函数效率较差。但是，使用select未来最大的优势是用户可以同时处理多个线程socket的IO请求。多个用户可以注册socket，然后不断调用select读取被激活的socket，即可达到在同一行程同时处理多个IO请求的目的。在同步阻塞模型中，这一目的必须通过多线程来实现。
使用用户线程select函数的伪代码描述如下：
{
select(socket);
while(1){
sockets = select();
for(socket in sockets){
if(can_read(socket)){
read(socket, buffer);
process(buffer);
}
}
}
}
其中while循环前将socket添加到select然后在监控中while内一直调用select被激活的socket，一旦socket可读，便调用read函数将socket读取中的数据。
然而，使用select函数的优点不限于此。
然而，使用select函数的优点并不局限于此。尽管上述方法允许在单线程内处理多个IO请求，但每一个IO请求过程仍然被堵塞(在select函数阻塞)，平均时间甚至比同步阻塞更多IO模型更长。如果用户线程只注册自己感兴趣的socket或者IO请求，然后做自己的事情，等到数据来了再处理，可以改进CPU的利用率。
图5 IO多路复用
如图5所示，通过Reactor用户线程轮查询的方式IO操作状态的工作统一交给handle_events处理事件循环。其他工作(异步)可以在用户线程注册事件处理器后继续执行，Reactor负责调用内核的线程select函数检查socket状态。其他工作(异步)可以在用户线程注册事件处理器后继续执行，Reactor负责调用内核的线程select函数检查socket状态。当有socket激活时，通知相应的用户线程(或执行用户线程的回调函数)并执行handle_event读取和处理数据。由于select函数被阻塞，所以多路IO复用模型也称为异步阻塞IO模型。注意，这里的阻塞是指select当函数执行时，线程被阻塞，而不是指socket。一般在使用IO多路复用模型时，socket都是设置为NONBLOCK是的，但由于用户启动，这不会产生影响IO请求时，数据已到达，用户线程不会堵塞。
使用用户线程IO多路复用模型的伪代码描述如下：
void UserEventHandler::handle_event(){
if(can_read(socket)){
read(socket, buffer);
process(buffer);
}
}
{
Reactor.register(new UserEventHandler(socket));
}
用户需要重写EventHandler的handle_event读取和处理数据的函数，用户线程只需要自己做EventHandler注册到Reactor即可。Reactor中handle_events事件循环的伪代码大致如下。
Reactor::handle_events(){
while(1){
sockets = select();
for(socket in sockets){
get_event_handler(socket).handle_event();
}
}
}
事件循环不断调用select被激活的socket，然后根据获取socket对应的EventHandler，执行器handle_event函数即可。
IO多路复用是最常用的IO模型，但它的异步程度不够彻底，因为它使用会阻塞线程select系统调用。IO多路复用是最常用的IO模型，但它的异步程度不够彻底，因为它使用会阻塞线程select因此，系统调用IO多路复用只能称为异步阻塞IO，而不是真正的异步IO。
四、异步IO图7 异步IO
如图7所示，异步IO在模型中，用户线程直接使用内核提供的异步IO API发起read请求，启动后立即返回，继续执行用户线程代码。
图7 异步IO如图7所示，异步IO在模型中，用户线程直接使用内核提供的异步IO API发起read请求发起后立即返回，继续执行用户线程代码。但此时使用 户线电脑