一、同步阻塞 IO（BIO）
當用戶線程調用了 read 系統調用，內核（kernel）就開始了 IO 的第一個階段：準備數據。很多時候，數據在一開始還沒有到達（比如，還沒有收到一個完整的Socket數據包），這個時候 kernel 就要等待足夠的數據到來。
當 kernel 一直等到數據準備好了，它就會將數據從 kernel 內核緩衝區，拷貝到用戶緩衝區（用戶內存），然後 kernel 返回結果。
從用戶線程 read 系統調用開始，用戶線程就進入阻塞狀態，一直到 kernel 返回結果後，用戶線程才解除 block 的狀態，重新運行起來。
BIO 的特點：在內核進行 IO 執行的兩個階段，用戶線程都被 block 了。
BIO 的優點：程序簡單，在阻塞等待數據期間，用戶線程掛起，用戶線程基本不會佔用 CPU 資源。
BIO 的缺點：一般情況下，會爲每個連接配套一條獨立的線程，或者說一條線程維護一個連接成功的 IO 流的讀寫。在併發量小的情況下，這個沒有什麼問題。但是，當在高併發的場景下，需要大量的線程來維護大量的網絡連接，內存、線程切換開銷會非常巨大。因此，基本上，BIO 模型在高併發場景下是不可用的。
二、同步非阻塞 IO（NIO）
當用戶線程調用了 read 系統調用，立即返回，不阻塞線程，用戶線程需要不斷地發起 IO 系統調用輪詢數據是否準備好；
kernel 數據準備好後，用戶線程發起系統調用，用戶線程阻塞。內核開始複製數據，它就會將數據從 kernel 內核緩衝區，拷貝到用戶緩衝區（用戶內存），然後 kernel 返回結果。
用戶線程解除 block 狀態，重新運作起來。
NIO 的特點：應用程序的線程需要不斷的進行 I/O 系統調用，輪詢數據是否已經準備好，如果沒有準備好，繼續輪詢，直到完成系統調用爲止。
NIO 的優點：每次發起的 IO 系統調用，在內核的等待數據過程中可以立即返回，用戶線程不會阻塞，實時性較好。
NIO 的缺點：需要不斷的重複發起 IO 系統調用，這種不斷的輪詢，將會不斷地詢問內核，這將佔用大量的 CPU 時間，系統資源利用率較低。
NIO 模型在高併發場景下，也是不可用的。一般 web 服務器不直接使用這種 IO 模型，而是在其他 IO 模型中使用非阻塞 IO 這一特性。java 的實際開發中，也不會涉及這種 IO 模型。
三、IO 多路複用
當用戶線程調用了 read 系統調用，用戶線程不直接訪問 kernel ，而是進行 select/poll/epoll（多路複用器）系統調用。當然，這裏有一個前提，需要將目標網絡連接，提前註冊到 select/poll/epoll 的可查詢 socket 列表中（這部分由 kernel 完成）。
用戶線程進行 select/poll/epoll 系統調用，線程阻塞，kernel 會查詢所有 select/poll/epoll 的可查詢 socket 列表，當任何一個 socket 中的數據準備好了，select/poll/epoll 就會返回。
用戶線程獲得了目標連接後，發起 read 系統調用，線程阻塞，內核開始複製數據，它就會將數據從 kernel 內核緩衝區，拷貝到用戶緩衝區（用戶內存），然後 kernel 返回結果。
用戶線程才解除 block 的狀態，用戶線程終於真正讀取到數據，繼續執行。
多路複用 IO 的特點：
- 建立在操作系統 kernel 內核能夠提供的多路複用系統調用 select/poll/epoll 基礎之上的，多路複用 IO 需要用到兩個系統調用（system call）， 一個 select/poll/epoll 查詢調用，一個是 IO 的讀取調用。
- 和 NIO 模型類似，多路複用 IO 需要輪詢，需要有單獨的線程不斷的進行 select/poll/epoll 輪詢，查找出可以進行 IO 操作的連接。
- 多路複用 IO 模型與前面的 NIO 模型是有關係的，對於每一個可以查詢的 socket，一般都設置成爲 non-blocking 模型。
多路複用 IO 的優點：用 select/poll/epoll 的優勢在於，它可以同時處理成千上萬個連接（connection）。與一條線程維護一個連接相比，I/O 多路複用不必創建線程，也不必維護這些線程，從而大大減小了系統的開銷。
多路複用 IO 的缺點：本質上，select/poll/epoll 系統調用，屬於同步 IO，也是阻塞 IO，需要在讀寫事件就緒後，自己負責進行讀寫，也就是說這個讀寫過程是阻塞的。
tips：
- "多路"指的是多個連接；"複用"指的是複用一個進程/線程進行監控。
- Java 的 NIO（New IO）技術，使用的就是 IO 多路複用模型。在 linux 系統上，使用的是 epoll 系統調用。
四、異步非阻塞IO（AIO）
當用戶線程調用了 read 系統調用，用戶線程立刻就能去做其它的事，用戶線程不阻塞。
內核（kernel）就開始了 IO 的第一個階段：準備數據，當 kernel 一直等到數據準備好了，它就會將數據從 kernel 內核緩衝區，拷貝到用戶緩衝區（用戶內存）。
然後，kernel 會給用戶線程發送一個信號（signal），或者回調用戶線程註冊的回調接口，告訴用戶線程 read 操作完成了。
用戶線程讀取用戶緩衝區的數據，完成後續的業務操作。
AIO 的特點：
- 在內核 kernel 的等待數據和複製數據的兩個階段，用戶線程都不是 block 的。
- 用戶線程需要接受 kernel 的 IO 操作完成的事件，或者說註冊 IO 操作完成的回調函數到操作系統的內核，因此，異步 IO 有的時候也叫做信號驅動 IO。
AIO 的缺點：需要完成事件的註冊與傳遞，這裏邊需要底層操作系統提供大量的支持，去做大量的工作。
目前來說， Windows 系統下通過 IOCP 實現了真正的異步 I/O，但是，就目前的業界形式而言，Windows 系統，很少作爲百萬級以上或者說高併發應用的服務器操作系統來使用。
而在 Linux 系統下，異步 IO 模型在2.6版本才引入，目前並不完善。所以，這也是在 Linux 下，實現高併發網絡編程時都是以 IO 複用模型模式爲主。（https://github.com/netty/netty/issues/2515）