同步、异步和阻塞、非阻塞

同步和异步

同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的，同步指的是用户进程触发I/O操作并等待或者轮询的去查看I/O操作是否就绪，而异步是指用户进程触发I/O操作以后便开始做自己的事情，而当I/O操作已经完成的时候会得到I/O完成的通知。

阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候，根据I/O操作的就绪状态来采取的不同方式，说白了是一种读取或者写入操作函数的实现方式，阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待，而非阻塞方式下，读取或者写入函数会立即返回一个状态值。

I/O模型

同步阻塞I/O

在此种方式下，用户进程在发起一个I/O操作以后，必须等待I/O操作的完成，只有当真正完成了I/O操作以后，用户进程才能运行。Java传统的I/O模型属于此种方式。

同步非阻塞I/O

在此种方式下，用户进程发起一个I/O操作以后边可返回做其它事情，但是用户进程需要时不时的询问I/O操作是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问，从而引入不必要的CPU资源浪费。目前Java的NIO就属于同步非阻塞I/O。

异步阻塞I/O

此种方式下是指应用发起一个I/O操作以后，不等待内核I/O操作的完成，等内核完成I/O操作以后会通知应用程序，这其实就是同步和异步最关键的区别，同步必须等待或者主动的去询问I/O是否完成，那么为什么说是阻塞的呢？因为此时是通过 select系统调用来完成的，而 select 函数本身的实现方式是阻塞的，而采用 select函数有个好处就是它可以同时监听多个文件句柄，从而提高系统的并发性。

异步非阻塞I/O

在此种模式下，用户进程只需要发起一个I/O操作然后立即返回，等I/O操作真正的完成以后，应用程序会得到I/O操作完成的通知，此时用户进程只需要对数据进行处理就好了，不需要进行实际的I/O读写操作，因为真正的I/O读取或者写入操作已经由内核完成了。目前Java中还没有支持此种I/O模型。

Reactor和Proactor模式

在高性能的I/O设计中，有两个比较著名的模式，Reactor和Proactor模式，其中Reactor模式用于同步I/O，而Proactor运用于异步I/O操作。

Reactor模式读写操作

应用程序注册读取(写入)事件和相关联的事件处理器；
事件分离器等待事件的发生；
当发生读取事件的时候，事件分离器调用第一步注册的事件处理器；
事件处理器首先执行实际的读取操作，然后根据读取到的内容进行进一步的处理。

Procter模式读写操作

应用程序初始化一个异步读取操作，然后注册相应的事件处理器，此时事件处理器不关注读写就绪事件，而是关注读取完成事件，这是区别于Reactor的关键；
事件分离器等待读取操作完成事件；
在事件分离器等待读取操作完成的时候，操作系统调用内核线程完成读取操作，并将读取的内容放入用户传递过来的缓存区中。这也是区别于Reactor的一点，Proactor中，应用程序需要传递缓存区；
事件分离器捕获到读取完成事件后，激活应用程序注册的事件处理器，事件处理器直接从缓存区读取数据，而不需要进行实际的读取操作。