文章寫得很詳細(xì)很清楚了，對(duì)我的理解幫助很大。
轉(zhuǎn)載自：http://www.cnblogs.com/whyandinside/archive/2012/03/04/2379234.html。

概括來說，一個(gè)IO操作可以分為兩個(gè)部分：發(fā)出請(qǐng)求、結(jié)果完成。如果從發(fā)出請(qǐng)求到結(jié)果返回，一直Block，那就是Blocking IO；如果發(fā)出請(qǐng)求就可以返回（結(jié)果完成不考慮），就是non-blocking IO；如果發(fā)出請(qǐng)求就返回，結(jié)果返回是Block在select或者poll上的，則其只能稱為IO multiplexing；如果發(fā)出請(qǐng)求就返回，結(jié)果返回通過Call Back的方式被處理，就是AIO。

文[2]中圖畫的不錯(cuò)，說的也比較清楚借來用一下。

Blocking IO

這個(gè)最好理解了，在Blocking IO模式下，函數(shù)調(diào)用只有在操作完成后才會(huì)返回。下圖是它調(diào)用過程的圖示：

重點(diǎn)解釋下上圖，下面例子都會(huì)講到。首先application調(diào)用 recvfrom()轉(zhuǎn)入kernel，注意kernel有2個(gè)過程，wait for data和copy data from kernel to user。直到最后copy complete后，recvfrom()才返回。此過程一直是阻塞的。

Non-Blocking IO

Non-Blocking 是Blocking的反，也就是說，即使操作沒有完成，函數(shù)也可以返回。調(diào)用過程如下：

可以看見，如果直接操作它，那就是個(gè)輪詢。。直到內(nèi)核緩沖區(qū)有數(shù)據(jù)

AIO也是這樣啊？對(duì)！這是Non-Blocking IO 和AIO的共同點(diǎn)。其實(shí)從概念層面來說Non-Blocking IO 就是AIO，他們沒有什么區(qū)別。但是Non-Blocking IO是對(duì)文件描述符（*nix）或者Handle（Windows）的設(shè)置，在執(zhí)行操作時(shí)不需要特殊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。Non-Blocking IO提交請(qǐng)求后只能通過提交的操作函數(shù)來查詢操作是否完成，這是一個(gè)很大的限制。而AIO往往會(huì)提供多種通知或者查詢機(jī)制，也就是說用Non-Blocking IO時(shí)只能輪詢，而AIO有更多選擇。所以是否支持輪詢外的其他機(jī)制是AIO和Non-Blocking IO的區(qū)別。

Non-Blocking IO和Blocking IO的區(qū)別僅僅在操作是否能夠立刻完成，如果能夠立刻完成，IO函數(shù)的行為是一樣的；如果不能立刻完成，Non-Blocking IO會(huì)返回EAGAIN或者EWOULDBLOCK，而Blocking IO會(huì)一直阻塞。

I/O multiplexing (select and poll)
最常見的I/O復(fù)用模型，select。

select先阻塞，有活動(dòng)套接字才返回。與blocking I/O相比，select會(huì)有兩次系統(tǒng)調(diào)用，但是select能處理多個(gè)套接字。

signal driven I/O (SIGIO)
只有UNIX系統(tǒng)支持，感興趣的課查閱相關(guān)資料

與I/O multiplexing (select and poll)相比，它的優(yōu)勢是，免去了select的阻塞與輪詢，當(dāng)有活躍套接字時(shí)，由注冊(cè)的handler處理。

Asynchronous I/O （the POSIX aio_functions）

很少有*nix系統(tǒng)支持，windows的IOCP則是此模型。

The POSIX asynchronous I/O (AIO) interface allows applications to initiate one or more I/O operations that are performed asynchronously (i.e., in the background). The application can elect to be notified of completion of the I/O operation in a variety of ways: by delivery of a signal, by instantiation of a thread, or no notification at all.

AIO讓應(yīng)用發(fā)起一個(gè)操作請(qǐng)求，讓這個(gè)請(qǐng)求被異步地執(zhí)行。應(yīng)用可以選擇在操作完成時(shí)被通知到或者不被通知。所以通知機(jī)制并不是AIO的核心，但是需要提供幾種選擇。在Windows上，Overlapped IO是AIO的實(shí)現(xiàn)，IOCP在Overlapped IO的基礎(chǔ)上提供了高效的通知機(jī)制。

完全異步的I/O復(fù)用機(jī)制，因?yàn)榭v觀上面其它四種模型，至少都會(huì)在由kernel copy data to application時(shí)阻塞。而該模型是當(dāng)copy完成后才通知application，可見是純異步的。好像只有windows的完成端口是這個(gè)模型，效率也很出色。

下面是以上五種模型的比較

可以看出，越往后，阻塞越少，理論上效率也是最優(yōu)。

下面可以把select,epoll,iocp,kqueue按號(hào)入座。

select和iocp分別對(duì)應(yīng)第3種與第5種模型，那么epoll與kqueue呢？其實(shí)也于select屬于同一種模型，只是更高級(jí)一些，可以看作有了第4種模型的某些特性，如callback機(jī)制。

那么，為什么epoll,kqueue比select高級(jí)？

答案是，他們無輪詢。因?yàn)樗麄冇胏allback取代了。想想看，當(dāng)套接字比較多的時(shí)候，每次select()都要通過遍歷FD_SETSIZE個(gè)Socket來完成調(diào)度,不管哪個(gè)Socket是活躍的,都遍歷一遍。這會(huì)浪費(fèi)很多CPU時(shí)間。如果能給套接字注冊(cè)某個(gè)回調(diào)函數(shù)，當(dāng)他們活躍時(shí)，自動(dòng)完成相關(guān)操作，那就避免了輪詢，這正是epoll與kqueue做的。

windows or *nix （IOCP or kqueue/epoll）？

誠然，Windows的IOCP非常出色，目前很少有支持asynchronous I/O的系統(tǒng)，但是由于其系統(tǒng)本身的局限性，大型服務(wù)器還是在UNIX下。而且正如上面所述，kqueue/epoll 與 IOCP相比，就是多了一層從內(nèi)核copy數(shù)據(jù)到應(yīng)用層的阻塞，從而不能算作asynchronous I/O類。但是，這層小小的阻塞無足輕重，kqueue與epoll已經(jīng)做得很優(yōu)秀了。

提供一致的接口，IO Design Patterns

實(shí)際上，不管是哪種模型，都可以抽象一層出來，提供一致的接口，廣為人知的有ACE,Libevent這些，他們都是跨平臺(tái)的，而且他們自動(dòng)選擇最優(yōu)的I/O復(fù)用機(jī)制，用戶只需調(diào)用接口即可。說到這里又得說說2個(gè)設(shè)計(jì)模式，Reactor and Proactor。有一篇經(jīng)典文章http://www.artima.com/articles/io_design_patterns.html值得閱讀，Libevent是Reactor模型，ACE提供Proactor模型。實(shí)際都是對(duì)各種I/O復(fù)用機(jī)制的封裝。

Java nio包是什么I/O機(jī)制？

我曾天真的認(rèn)為java nio封裝的是IOCP。?，F(xiàn)在可以確定，目前的java本質(zhì)是select()模型，可以檢查/jre/bin/nio.dll得知。至于java服務(wù)器為什么效率還不錯(cuò)。。我也不得而知，可能是設(shè)計(jì)得比較好吧。。-_-。

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總結(jié)一些重點(diǎn)：

只有IOCP是asynchronous I/O，其他機(jī)制或多或少都會(huì)有一點(diǎn)阻塞。 select低效是因?yàn)槊看嗡夹枰喸?。但低效也是相?duì)的，視情況而定，也可通過良好的設(shè)計(jì)改善 epoll, kqueue是Reacor模式，IOCP是Proactor模式。 java nio包是select模型。。

Reference:

1. http://www.artima.com/articles/io_design_patterns.html

2. http://hi.baidu.com/ailuoli/blog/item/f9fe370f0dee7bf1ab6457e7.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的关于Blocking IO, Non-Blocking IO 和 Asynchronous I/O的理解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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