『IO』BIO，NIO和AIO以及相关名词解析
网络通信中经常用到IO操作，IO操作主要有BIO，NIO以及AIO等几种模式，要弄清这几种IO模式，又需要弄懂阻塞/非阻塞，同步/异步概念。网上对这几种概念的解释各不相同，我在本文中记录下我自己的理解。
一次IO请求操作，主要有数据准备和数据拷贝两个阶段。
- 数据准备阶段是系统内核准备数据，并准备等待被处理，阻塞与否主要发生在这个阶段。
- 数据拷贝是把数据从系统内核复制到应用程序中的过程。
这是因为"用户内存"并不能使用“系统内存”中的数据，需要将数据从内核拷贝到应用的内存中。
BIO(Blocking IO)指的是同步阻塞IO操作。
NIO(Non-Blocking IO)指的是同步非阻塞IO操作。
AIO(Asynchronous I/O)指的是异步非阻塞IO操作。
首先要弄清同步/异步以及阻塞/非阻塞是两个层次上的概念
同步/异步指的是消息通信机制，一种全局的概念。
- 同步：应用程序进行IO操作时，会等待结果的出现再返回结果值。
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异步：进行IO操作时，应用程序直接返回值（可能是-1），等内核将结果计算出来，再通知应用程序。
阻塞/非阻塞指的是进程在等待请求结果时的状态。
- 阻塞：阻塞指的是当准备数据时，进程会进行等待，不进行其他操作，直到IO数据准备就绪，此过程中进程就像被阻塞了一样。
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非阻塞：非阻塞指的是内核准备数据时，用户函数会直接返回而不会等待，用户进程会去定时轮询系统数据是否准备好，在此期间进程可以继续其他操作。
明白了以上概念，再看几种通信模式：
一.BIO
在BIO通信模式下，服务端每收到一个连接（socket），就会创建专门的线程（serversocket）响应该连接，这个连接会一直存在等待读取发来的数据，这个过程会阻塞所在线程，不能做别的事，直到操作结束返回结果值，因此这是同步阻塞。
BIO模式下，服务端连接多个客户端时，会开启多个线程响应连接。
二.NIO
NIO则不会对每个连接都开启单独线程，NIO主要由Buffer，Channel和Selector三部分组成。
- Buffer是缓存区，用户存放数据，方便复用。
- Channel是连接数据和缓存区的通道，数据通过通道写入缓存区或者通过通道读出来。相比常规流，通道有双向的并且可以异步读写，在NIO中，Buffer必须和Channel相结合使用。
- Selector是选择器，上面的Channel需要注册到Selector上，这样选择器就能同事维护多个Channel，当某个Channel的IO请求就绪时，Selector会为其开启一个操作线程，用select的优势在于它可以同时处理多个连接。
相比于BIO，NIO不需要为每个连接开启一个线程，而是统一由Selector管理，当连接没有IO操作时，不需要阻塞线程等待数据，只有当Selector检测到哪个Channel有有效的IO请求时，再为其开启操作线程，节省线程的开销，操作结束后返回结果值，故为同步非阻塞。
三.AIO
AIO则是特殊的API，与BIO和NIO不同，当应用程序访问内核请求数据后，会直接返回，此时操作系统会完成第一第二阶段，当数据准备完毕后再通知应用程序，此过程应用程序可做任意事情，在这一阶段，和NIO不同的是NIO会主动轮询操作系统数据是否准备完毕，而AIO则是等待系统主动通知，再去取数据。这个过程中AIO仅仅向内核发送了请求，直接返回了函数，所谓异步，整个过程由系统完成数据装配，更没有线程阻塞了。
