一、首先看一个列子，通过实例来理解阻塞和非阻塞，同步以及异步
你打电话问书店老板有没有《ECMAScript 6入门》这本书时:
1、 同步通信机制 ：
书店老板会说，你稍等，别挂电话，”我查一下"，然后开始查啊查，等查好了（可能是1分钟，也可能是一天）告诉你结果（返回结果）。在书店老板查找这个过程，你一直在等待他的回复，这期间你不能去干别的事情。
2、异步通信机制 ：
书店老板直接告诉你我查一下啊，查好了打电话给你，然后直接挂电话了（不返回结果）。然后查好了，他会主动打电话给你。在这里老板通过“回电”这种方式来回调。在书店老板查找这个过程，这期间你可以先去干别的事情。
3、同步阻塞：你打电话告诉老板你要买《ECMAScript 6入门》这本书，老板拿起电话听你说完就去查书，没有说话，你什么也不知道，在得到任何结果之前，你一直拿着电话干等，你此时什么也干不了。30分钟后老板直接把书送到你家，这时你才挂断电话。每次电话你都要得到结果（书到家）后你才挂断电话，这是同步。你一直拿着电话等结果，这是阻塞。
4、同步非阻塞：你打电话告诉老板你要买《ECMAScript 6入门》这本书，老板拿起电话后说“我不知道有没有货，现在去查”便挂了电话，又过了10分种你第二次打电话说你要买《ECMAScript 6入门》这本书，老板拿起电话说完“还没有查到，你再等会儿”便挂断电话。挂断电话5分钟后老板查到有书，但并没有主动打电话告诉你。你再次等待10分钟后第三次电话老板问结果，老板说“书有了，我给你送到家”，你断挂电话。每次电话你都要得得到结果（去查->还没有查到->有货）后你才挂断电话，这是同步。你每隔10分钟打电话询问结果，这是非阻塞。
5、异步阻塞：你打电话过去问老板有没有《ECMAScript 6入门》这本书，老板说“我不知道有没有货，现在去查，先挂了电话，有结果告诉你，你等我电话”就挂掉电话。等电话期间你什么也不干，老板主动给你发短信通知你结果书有了，5分钟后希望老板现在把书送来，你再次打电话让老板送书，老板马上送书上门。老板主动给你发短信，这是异步。等待老板的短信期间你什么也没干，这是阻塞。
6、异步非阻塞：你打电话过去后问老板有没有《ECMAScript 6入门》这本书，老板说“好的，有货我直接给你送上门”就挂掉电话。然后你想干嘛干嘛，等老板门到后你看书。等待老板主动给你送书上门，这是异步。挂了电话后你就想干嘛干嘛，这是非阻塞。所以一般异步是配合非阻塞使用的，这样才能发挥异步的效用。
二、概念剖析
1、同步就是指一个进程在执行某个请求的时候，若该请求需要一段时间才能返回信息，那么这个进程将会一直等待下去，直到收到返回信息才继续执行下去
2、异步是指进程不需要一直等下去，而是继续执行下面的操作，不管其他进程的状态。当有消息返回时系统会通知进程进行处理，这样可以提高执行的效率
注：同步和异步关注的是消息通信机制
3、阻塞调用：是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。一直处于等待消息通知，不能够执行其他业务，调用线程只有在得到结果之后才会返回。
4、非阻塞调用：指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程，而会立刻返回。
注：阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态.
三、网络IO的模型大致包括下面几种
- 同步模型（synchronous IO）
- 阻塞IO（bloking IO）
- 非阻塞IO（non-blocking IO）
- 多路复用IO（multiplexing IO）
- 信号驱动式IO（signal-driven IO）
- 异步IO（asynchronous IO）
- 异步IO
网络IO的本质是socket的读取，socket在linux系统被抽象为流，IO可以理解为对流的操作。对于一次IO访问，数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间，所以一般会经历两个阶段：
- 等待所有数据都准备好或者一直在等待数据，有数据的时候将数据拷贝到系统内核；
- 将内核缓存中数据拷贝到用户进程中；
对于socket流而言：
- 等待网络上的数据分组到达，然后被复制到内核的某个缓冲区；
- 把数据从内核缓冲区复制到应用进程缓冲区中；
1、阻塞IO
这也是最常用的模型，默认情况下所有的套接字都是 阻塞 的；我们把recvfrom函数视为系统调用，因为我们正区分进程和内核，系统调用一般都会从在应用进程空间中运行切换到内核空间中运行，一段时间后又再切换回来；应用进程从 进行系统调用 到 复制数据报到应用进程的缓冲区完成 的整段时间内是被阻塞的；在这个过程中，要么正确到达，要么系统调用被信号打断；直到数据报被复制到用户进程完成后，用户进程才解除阻塞的状态，当然，这是用户进程自己进行的阻塞；
优点和缺点
- 优点：能够及时返回数据，无延迟；方便调试；
- 缺点：需要付出等待的代价；
2、非阻塞IO
非阻塞，当所请求的I/O操作非得把当前进程设置成睡眠才能完成时，不要把当前进程设置成睡眠，而是返回一个错误信息（数据报没有准备好的情况下），此时当前进程可以做其它的事情，不用阻塞；前三次系统调用时都没有数据可以返回，内核均返回一个 EWOULDBLOCK，并且不会阻塞当前进程，直到第四次询问内核缓冲区是否有数据的时候，此时内核缓冲区中已经有一个准备好的数据，因此将内核数据复制到用户空间，此时系统调用则返回成功；
当一个应用进程像这样对一个非阻塞socket循环调用 recv/recvfrom 时，则称为轮询；应用进程持续轮询内核，以查看某个操作是否就绪，这么做往往消耗大量的CPU时间。
优点和缺点
优点：相较于阻塞模型，非阻塞不用再等待任务，而是把时间花费到其它任务上，也就是这个当前线程同时处理多个任务；
缺点：导致任务完成的响应延迟增大了，因为每隔一段时间才去执行询问的动作，但是任务可能在两个询问动作的时间间隔内完成，这会导致整体数据吞吐量的降低。
3、 IO多路复用
有了I/O复用，我们就可以调用 select或poll，让其阻塞在两个系统调用（1.询问数据是否准备好并且直到数据准备好才返回；2.内核是否把数据全部复制完成到用户进程）中的某一个之上
阻塞于 select 调用，等待数据报套接字变为可读。当select返回套接字可读这一条件的时候，则调用 recvfrom 把所读数据报复制到应用进程缓冲区；
之前的同步非阻塞方式需要用户进程不停的轮询，但是IO多路复用不需要不停的轮询，而是派别人去帮忙循环查询多个任务的完成状态，UNIX/Linux 下的 select、poll、epoll 就是干这个的；select调用是内核级别的，select轮询相对非阻塞的轮询的区别在于---前者可以等待多个socket，能实现同时对多个IO端口进行监听，当其中任何一个socket的数据准好了，就能返回进行可读，然后进程再进行recvform系统调用，将数据由内核拷贝到用户进程，当然这个过程是阻塞的。select或poll调用之后，会阻塞进程，与blocking IO阻塞不同在于，此时的select不是等到socket数据全部到达再处理, 而是有了一部分数据（网络上的数据是分组到达的）就会调用用户进程来处理。如何知道有一部分数据到达了呢？监视的事情交给了内核，内核负责数据到达的处理。
我认为上面那句话中存在两个重要点：1.对多个socket进行监听，只要任何一个socket数据准备好就返回可读；2.不等一个socket数据全部到达再处理，而是一部分socket的数据到达了就通知用户进程；
其实 select、poll、epoll 的原理就是不断的遍历所负责的所有的socket完成状态，当某个socket有数据到达了，就返回可读并通知用户进程来处理；
优点和缺点
- 优点：能够同时处理多个连接，系统开销小，系统不需要创建新的额外进程或者线程，也不需要维护这些进程和线程的运行，降低了系统的维护工作量，节省了系统资源。
- 缺点：如果处理的连结数目不高的话，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好，可能延迟还更大。（因为阻塞可以保证没有延迟，但是多路复用是处理先存在的数据，所以数据的顺序则不管，导致处理一个完整的任务的时间上有延迟）
4、同步非阻塞和多线程＋同步阻塞
高并发的程序一般使用同步非阻塞方式而非多线程 + 同步阻塞方式。要理解这一点，首先要扯到并发和并行的区别。比如去某部门办事需要依次去几个窗口，办事大厅里的人数就是并发数，而窗口个数就是并行度。也就是说并发数是指同时进行的任务数（如同时服务的 HTTP 请求），而并行数是可以同时工作的物理资源数量（如 CPU 核数）。通过合理调度任务的不同阶段，并发数可以远远大于并行度，这就是区区几个 CPU 可以支持上万个用户并发请求的奥秘。在这种高并发的情况下，为每个任务（用户请求）创建一个进程或线程的开销非常大。而同步非阻塞方式可以把多个 IO 请求丢到后台去，这就可以在一个进程里服务大量的并发 IO 请求。
5、信号驱动式I/O模型
首先开启套接字的信号驱动式IO功能，并且通过 sigaction 系统调用安装一个信号处理函数，该函数调用将立即返回，当前进程没有被阻塞，继续工作；当数据报准备好的时候，内核则为该进程产生 SIGIO 的信号，随后既可以在信号处理函数中调用 recvfrom 读取数据报，并且通知主循环数据已经准备好等待处理，也可以通知主循环让它读取数据报；（其实就是一个待读取的通知和待处理的通知）；
6 、异步式I/O模型
我们调用 aio_read 函数，给内核传递描述符、缓冲区指针、缓冲区大小和文件偏移，并且告诉内核当整个操作完成时如何通知我们。该函数调用后立即返回，不被阻塞；