IO一直是软件开发中的核心内容之一，随着海量数据的增长以及分布式系统的发展，IO扩展能力越发重要，现有的IO机制经过不断完善，已经逐步证明了其高扩展性应用的能力，今天将逐步讲解Java提供了哪些IO方式，以及各IO方式之间的比较，下面一起看看吧：
同步/异步、阻塞/非阻塞、并行/并发
（1）同步：当发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回或停止执行后续操作。
（2）异步：当一个异步过程调用发出后，调用者在没有得到结果之前，就可以继续执行后续操作，当这个调用完成后，一般通过状态、通知和回调来通知调用者。
（3）阻塞：调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
（4）非阻塞：在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程，继续处理后续的操作。
（5）并发：当系统只有一个CPU时，操作系统只能把CPU运行时间划分成若干个时间段，再将时间段分配给各个线程执行。
（6）并行：当系统有多个CPU时，可以存在当一个CPU执行一个线程时，另一个CPU可以执行另一个线程，两个线程互不抢占CPU资源，可以同时进行。
总结：
阻塞/非阻塞是针对某一个事件（线程/进程）来说的。同步/异步是针对多个事件（线程/进程）来说的。阻塞调用和同步调用不同，对于同步调用来说，很多时候当前线程可能还是激活的，只是从逻辑上当前调用没有返回而已，这个线程可能也会处理其他的消息。
并行是指多个任务同时在跑，是真正地同时运行。并发通常是指多个任务交替使用CPU，同一时刻还是只有一个任务在跑。
BIO、NIO及AIO的分析与比较
Java提供的IO方式常常分为三类：同步阻塞IO，同步非阻塞IO，异步非阻塞IO
1 、同步阻塞IO（BIO）
原理：同步阻塞IO (blocking IO)，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。
具体应用：
- Stream类流式主要用于操作二进制文件,
例如 InputStream/OutputStream,FileInputStream/FileOutputStream,GzipOutputStream...
- Writer/Reader 主要用于操作文本类操作
例如 FileReader/FileWriter等
- Buffer类, 带缓冲类的实现可以避免频繁的IO磁盘读写,
例如BufferdWriter/BufferdReader,BufferedOutputStream/BufferedInputStream注意事项（1）使用缓冲区类一定要加flush（2）使用BIO需要显式关闭, 常使用try-finally进行关闭2 、同步非阻塞IO(NIO)原理：服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。用户进程也需要时不时的询问IO操作是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问。主要组成：
- Channel(通道)
国内大多翻译成“通道”。Channel和IO中的Stream相似，属于同一级别。Stream是单向的，例如InputStream, OutputStream，而Channel是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。
实现：FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel
- Buffer(缓冲区)
一个Buffer对象是固定数量的数据的容器。其作用是一个存储器或分段运输区,在这
里数据可被存储并在之后用于检索。
实现：CharBuffer、 DoubleBuffer、MappedByteBuffer、HeapByteBuffer 等
- Selector(选择区)
Selector会不断轮询注册在其上的Channel，如果某个Channel上面发生读或者写事件，这个Channel就处于就绪状态，会被Selector轮询出来，然后通过SelectionKey可以获取就绪Channel的集合，进行后续的I/O操作。属性：选择器(Selector)、可选择通道(SelectableChannel)、选择键(SelectionKey)
3 、异步非阻塞IO（AIO）AIO是对JDK1.4中提出的同步非阻塞I/O(NIO)的进一步增强，常常也被称为NIO.2原理：服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。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IO读写操作，因为真正的IO读取或者写入操作已经由内核完成了。主要实现：在不同的操作系统上, AIO由不同的技术实现
- JAVA AIO框架在windows下使用windows IOCP技术
- JAVA AIO框架在Linux下使用epoll多路复用IO技术模拟异步IO
主要组成（JDK1.7）
- AsynchronousFileChannel: 用于文件异步读写；
- AsynchronousSocketChannel: 客户端异步socket；
- AsynchronousServerSocketChannel: 服务器异步socket。
I/O多路复用模式：Reactor和Proactor
I/O 多路复用机制（I/O multiplexing mechanisms）依赖于一个事件多路分用器（Event demultiplexor）。常见的事件多路分用器包括：Linux 的 EPOLL 和 Windows 的
IOCP，事件多路分用器相关的两个设计模式为 Proactor 和 Reactor。
Proactor用于异步IO，而Reactor用于同步IO
为了理解Reactor与Proactor二者的差异，以读操作为例进行比较：
在Reactor中实现读：
- 注册读就绪事件和相应的事件处理器
- 事件分离器等待事件
- 事件到来，激活分离器，分离器调用事件对应的处理器。
- 事件处理器完成实际的读操作，处理读到的数据，注册新的事件，然后返还控制权。
在Proactor中实现读：
- 处理器发起异步读操作（注意：操作系统必须支持异步IO）。在这种情况下，处理器无视IO就绪事件，它关注的是完成事件。
- 事件分离器等待操作完成事件
- 在分离器等待过程中，操作系统利用并行的内核线程执行实际的读操作，并将结果数据存入用户自定义缓冲区，最后通知事件分离器读操作完成。
- 事件分离器呼唤处理器。
- 事件处理器处理用户自定义缓冲区中的数据，然后启动一个新的异步操作，并将控制权返回事件分离器。
总结：Reactor和Proactor模式的主要区别就是真正的读取和写入操作是有谁来完成的，Reactor中需要应用程序自己读取或者写入数据，而Proactor模式中，应用程序不需要进行实际的读写过程，它只需要从缓存区读取或者写入即可，操作系统会读取缓存区或者写入缓存区到真正的IO设备。
BIO、NIO及AIO的应用场景
（1）BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，
并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序直观简单易理解。
（2）NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，
并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4开始支持。
（3）AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，
充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。
