一、前置知识：

为了确保操作系统的安全稳定运行，操作系统启动后，将会开启保护模式：将内存分为内核空间和用户空间，进行内存隔离。

应用进程运行在用户空间；内核进程运行在内核空间。

用户空间无法直接操作内核空间，只能通过操作系统向外提供的API，发起系统调用。

所以应用进程并不能像操作系统内核一样直接进行I/O操作，而是通过向内核发起系统调用完成对I/O的间接访问，一次IO操作实际包含两个阶段：

1. IO调用阶段：应用程序进程向内核发起系统调用
2. IO执行阶段：内核执行IO操作并返回
   2.1. 准备数据阶段：内核等待I/O设备准备好数据
   2.2. 拷贝数据阶段：将数据从内核缓冲区拷贝到用户空间缓冲区

二、IO模型

 BIO

应用程序中进程在发起IO调用后至内核执行IO操作返回结果之前，若发起系统调用的线程一直处于等待状态，则此次IO操作为阻塞IO。

NIO

用户进程在发起系统调用时指定为非阻塞，内核接收到请求后，就会立即返回，然后用户进程通过轮询的方式来拉取处理结果。

IO多路复用 

1、select/poll

Select是内核提供的系统调用，它支持一次查询多个系统调用的可用状态，当任意一个结果状态可用时就会返回，用户进程再发起一次系统调用进行数据读取。

select有一个限制，就是存在连接数限制，针对于此，又提出了poll。其与select相比，主要是解决了连接限制

fd集合拷贝到内核空间，内核循环遍历IO状态。

2、epoll

epoll是为了减少内核重复无效的循环遍历，基于事件驱动来实现。

epoll相较于select/poll，多了两次系统调用，其中epoll_create建立与内核的连接，epoll_ctl注册事件，epoll_wait阻塞用户进程，等待IO事件。

信号驱动IO

当用户进程需要等待数据的时候，会向内核发送一个信号，告诉内核我要什么数据，然后用户进程就继续做别的事情去了，而当内核中的数据准备好之后，内核立马发给用户进程一个信号，说”数据准备好了，快来查收“，用户进程收到信号之后，立马调用recvfrom，去查收数据。

信号驱动IO与BIO和NIO最大的区别就在于，在IO执行的数据准备阶段，不会阻塞用户进程。

AIO

用户进程发出系统调用后立即返回，内核等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户进程缓冲区，最后发送信号告诉用户进程IO操作执行完毕（与SIGIO相比，一个是发送信号告诉用户进程数据准备完毕，一个是IO执行完毕）

三、Java中的BIO 、NIO和AIO

参考：https://www.cnblogs.com/sheng-jie/p/how-much-you-know-about-io-models.html