本文将重点讲述IO模型，基础相关部分涉及较少，请谨慎食用！
什么是IO？Java中处理IO的方式有什么
IO就是输入与输出，输入数据到内存的过程为输入，从内存输出到外部存储为输出。Java中处理IO的方式如下：
- 1、字节流：InputStream/OutputStream，java.io.InputStream是所有字节输入流的父级抽象类，而我们常见的像FileInputStream，可以指定文件路径，进行文件读取。这里不涉及使用方法。
- 2、字符流：Reader/Writer，其实有个知识，不管文件读写还是网络发送数据，信息的最小存储单元都是字节，但是为什么IO操作还是还分字节流和字符流？字符流是Java虚拟机将字节转换过来的，这个过程是比较耗时的，同时如果我们不知道编码的类型，那么很可能会造成读取数据乱码的问题。
- 3、字节缓冲流：它是字节流的一种增强，典型使用为BufferedInputStream/BufferOutputStream。
- 4、字符缓冲流：它是字符流的一种增强，典型使用为BufferReader/BufferWriter。
- 5、打印流：System.out
- 6、随机访问流：RandomAccessFile，可以支持跳转到文件的任意位置进行读写。同时可以制定模式，r只读，rw读写，rws同时更新文件的内容或元数据（用来描述文件的属性，比如大小，创建时间等）修改到外部存储设备。rwd，同时更新文件的内容到外部存储设备。
关于IO的一些前置知识
在操作系统中，为了保证操作系统的稳定性和安全性，一个进程的地址空间分为了两种，用户空间和内核空间。我们平时运行的程序都是在用户空间运行的，在内核空间中才能完成系统级别的资源操作，比如文件，进程通信，内存管理等等，并且，用户空间不能直接访问内核通奸，必须由系统调用操作才行。
在Unix系统下，IO的模型一共有五种，同步阻塞IO，异步非阻塞IO，IO多路复用，信号驱动IO和异步IO。下面我们说一说Java中常见的三种IO模型。
Java中常见的3中IO模型
BIO（Blocking IO）
同步阻塞IO，当应用程序发起read调用后，会一直阻塞，等内核把数据拷贝到用户空间。
如下图，引自《深入拆解Tomcat & Jetty》
这种方式有很明显的弊端，当面对大量连接的的时候，效率太低下了。
NIO（Non-blocking/New IO）
在Java1.4的时候引入，提供了Channel,Selector,Buffer等。它并不是同步非阻塞IO，我们先看一下同步非组合IO是什么样的。
如下图引自《深入拆解Tomcat & Jetty》
同步非阻塞IO进行了一些改进，就是应用程序会一直发起Read调用，也就是会一直问内核，数据准备好没有，不管好没好都会直接返回，但是应用程序可以一直Read，但是数据从内核拷贝到用户空间的这段时间线程依然是阻塞的。同样问题也非常明显，就是，应用程序不断的轮询去read是非常消耗CPU资源的。所以Java的NIO可以看作是IO的多路复用模型。
如下图，引自《深入拆解Tomcat & Jetty》
在IO多路复用模型中，线程有限发起select调用，询问数据是否准备就绪，等内核准备好了，再发起read调用。一会我们详细说一下NIO，再说下一个模型
AIO（Asynchronous IO）
在Java7中引入了NIO的改进版，它是异步IO模型，基于事件和回调机制实现的，操作之后会理解返回，当后台处理完会通知响应线程进行操作
如下图，引自《深入拆解Tomcat & Jetty》
但是应用还不广泛。
详细说一说NIO
上面我们说了NIO的一些基础概念，从机制上来说，它是一个非阻塞，面向缓冲，基于通道的IO，可以通过少量线程处理多个连接，很大成都的提高了IO的的效率和并发程度。它最重要的是三个组件
- 1、Channel：通道，是一个双向的可读可写的数据传输通道，NIO通过Channel来实现数据的输入输出，它可以代表多种连接，比如FileChannel（文件访问通道），SocketChannel，ServerSocketChannel（TCP通信通道），DatagramChannel（UDP）通信通道。
- 2、Buffer：缓冲区，NIO对数据的读写都是通过缓冲区操作的，读操作的时候将Channel数据填充到Buffer中，写的时候将Buffer中的数据写入到Channel中。
- 3、Selector：选择器，允许一个线程处理多个Channel，所有的Channel都可以注册到Selector上，由Selector来分配线程处理事件
所以通过描述我们就可以大概知道IO多路复用就像是一个树，Selector就像是一个根节点一样。我们详细说一下这三个组件。
Buffer缓冲区
在阻塞io中，数据的读写都是面向字节流和字符流的。而在BIO中所有的数据都是面向缓冲区的，甭管你是读还是写，对应的都是对缓冲区的数据进行读写。看下图的一个示例
Buffer是一个抽象类，对于它的子类，比如ByteBuffer，CharBuffer,IntBuffer等存储的数据都是数组格式，对应的就是byte[],char[],int[]。然后我们看一下Buffer定义的四个成员变量。
- capacity：容量，Buffer可以存储的最大数据量，创建时设置，不可改变。
- limit：界限，在写模式下，limit代表最多能写入的数据，一般等于capacity，当然也可以自己设置，读模式下，limit等于Buffer实际写入的数据大小
- position：位置，下一个可以被读写的数据的索引位置。通过flop归零，从头可以读写
- mark： 标记，Buffer允许将位置直接定位到该标记，默认设置为-1，就是为了区别0和正整数，代表着一个未设置的状态。
这四种变量的关系：0
