所谓 I/O 模型，就是我们处理 I/O 的方式。而一般单次 I/O 请求会分为两个阶段，每个阶段对于 I/O 的处理方式是不同的。

首先，I/O 会经历一个等待资源的阶段，比方说，等待网络传输数据可用，在这个过程中我们对 I/O 会有两种处理方式：

  • 阻塞。指的是在数据不可用时，I/O 请求一直阻塞，直到数据返回；
  • 非阻塞。指的是数据不可用时，I/O 请求立即返回，直到被通知资源可用为止。

然后是使用资源的阶段，比如说从网络上接收到数据，并且拷贝到应用程序的缓冲区里面。 在这个阶段我们也会有两种处理方式：

同步处理。指的是 I/O 请求在读取或者写入数据时会阻塞，直到读取或者写入数据完成； 异步处理。指的是 I/O 请求在读取或者写入数据时立即返回，当操作系统处理完成 I/O请求，并且将数据拷贝到用户提供的缓冲区后，再通知应用 I/O 请求执行完成。

将这两个阶段的四种处理方式，做一些排列组合，再做一些补充，就得到了我们常见的五种I/O 模型：

  • 同步阻塞 I/O
  • 同步非阻塞 I/O
  • 同步多路 I/O 复用
  • 信号驱动 I/O
  • 异步 I/O

这五种 I/O 模型，需要理解它们的区别和特点。我来做个比喻，方便理解。

我们来把 I/O 过程比喻成烧水倒水的过程，等待资源（就是烧水的过程），使用资源（就是倒水的过程）：

  • 如果你站在炤台边上一直等着（等待资源）水烧开，然后倒水（使用资源），那么就是同步阻塞 I/O；
  • 如果你偷点儿懒，在烧水的时候躺在沙发上看会儿电视（不再时时刻刻等待资源），但是还是要时不时的去看看水开了没有，一旦水开了，马上去倒水（使用资源），那么这就是同步非阻塞 I/O；
  • 如果你想要洗澡，需要同时烧好多壶水，那你就在看电视的间隙去看看哪壶水开了（等待多个资源），哪一壶开了就先倒哪一壶，这样就加快了烧水的速度，这就是同步多路I/O 复用；
  • 不过你发现自己总是跑厨房去看水开了没，太累了，于是你考虑给你的水壶加一个报警器（信号），只要水开了就马上去倒水，这就是信号驱动 I/O；
  • 最后一种就高级了，你发明了一个智能水壶，在水烧好后自动就可以把水倒好，这就是异步 I/O。