主要摘抄自《java高并发核心编程》
IO读写的基本原理
大多数情况下，Linux系统中用户程序的IO读写程序并没有进行物理设备级别的读写，而是在用户缓冲区和内核缓冲区之间直接进行数据的交换。外部设备的直接读写涉及操作系统的中断。发生系统中断时，需要保存之前的进程数据和状态等信息，结束中断之后，还需要恢复之前的进程数据和状态等信息。为了减少底层系统的频繁中断所导致的时间损耗、性能损耗，出现了内核缓冲区。
阻塞与非阻塞 同步与异步
阻塞IO（Blocking IO）指的是需要内核IO操作彻底完成后才返回到用户空间执行用户程序的操作指令。
非阻塞IO（Non-Blocking IO，NIO）指的是用户空间的程序不需要等待内核IO操作彻底完成，可以立即返回用户空间去执行后续的指令
同步IO是指用户空间（进程或者线程）是主动发起IO请求的一方，系统内核是被动接收方。
异步IO指系统内核是主动发起IO请求的一方，用户空间是被动接收方。
四种主要的IO模型
同步阻塞IO
从Java应用程序发起IO系统调用开始，直到内核IO操作彻底完成后才返回到用户空间执行用户程序的操作指令。
- 优点：应用程序开发非常简单；在阻塞等待数据期间，用户线程挂起，基本不会占用CPU资源。
- 缺点：一般情况下会为每个连接配备一个独立的线程，一个线程维护一个连接的IO操作。在高并发的应用场景下，阻塞IO模型需要大量的线程来维护大量的网络连接，内存、线程切换开销会非常巨大，性能很低，基本上是不可用的。
同步非阻塞IO
同步非阻塞IO指的是用户进程主动发起，不需要等待内核IO操作彻底完成就能立即返回用户空间的IO操作。
特点应用程序的线程需要不断地进行IO系统调用，轮询数据是否已经准备好，如果没有准备好就继续轮询，直到完成IO系统调用为止。
- 优点：每次发起的IO系统调用在内核等待数据过程中可以立即返回，用户线程不会阻塞，实时性较好。
- 缺点：不断地轮询内核，这将占用大量的CPU时间，效率低下。
IO多路复用
一个用户进程（或者线程）可以监视多个文件描述符，一旦某个描述符就绪（一般是内核缓冲区可读/可写），用户空间便可以进行相应的IO系统调用，阻塞线程，将数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区。
目前支持IO多路复用的系统调用有select、epoll等。几乎所有的操作系统都支持select系统调用，它具有良好的跨平台特性。
特点是：IO多路复用模型的IO涉及两种系统调用，一种是IO操作的系统调用，另一种是select/epoll就绪查询系统调用。
- 优点：一个选择器查询线程可以同时处理成千上万的网络连接，所以用户程序不必创建大量的线程，也不必维护这些线程，从而大大减少了系统的开销。
异步IO
在异步IO模型中，当用户线程收到通知时，数据已经被内核读取完毕并放在了用户缓冲区内，内核在IO完成后通知用户线程直接使用即可。
异步IO类似于Java中典型的回调模式，用户进程（或者线程）向内核空间注册了各种IO事件的回调函数，由内核去主动调用。