首先來看一下同步與異步的概念：
1.同步是指當前端發起一次操作請求時，只有后台執行完所有的代碼操作才會給前端返回值。
2.異步是將前端發回的消息加入消息隊列，並且立刻給前端返回請求，告訴用戶可以離開當前頁面去做別的事情。當后台處理完成，操作系統會通知事件和回調機制等通知相應的縣城進行后續操作。
同步和異步最大的區別在於：一個需要等待，一個不需要等待。
接下來解釋一下常見的IO模型：
阻塞IO模型（最傳統的IO模型）：在讀寫數據過程中會發生阻塞現象。當用戶線程發出IO請求之后，內核會去查看數據是否就緒，如果沒有就緒就會等待數據就緒，而用戶線程就會處於阻塞狀態，用戶線程交出CPU。當數據就緒之后，並返回結果給用戶線程，用戶線程才解除block狀態。
典型的阻塞IO模型的例子為：data=socket.read();如果數據沒有就緒，就會一直阻塞在read方法。
非阻塞IO模型：當用戶線程發起read操作后，並不需要等待，而是馬上就得到一個結果。如果結果是error時，它就知道數據還沒有准備好，於是它可以再次發送read操作。一旦內核中的數據准備好了，並且又再次收到了用戶線程的請求，那么它馬上就將數據拷貝到用戶線程，然后返回。
在非阻塞IO模型中，用戶線程需要不斷地詢問內核數據是否就緒，也就是說非阻塞IO不會交出CPU，而是一直占用CPU。
典型的非阻塞IO模型一般如下：
1 while(true){ 2 data = socket.read(); 3 if(data!= error){ //處理數據
4 break; 5 } 6 }
多路復用IO模型：NIO實際上就是多路復用IO。在多路復用IO模型中，會有一個線程不斷去輪詢多個socket的狀態，只有當socket真正有讀寫事件時，才會調用實際的IO讀寫操作。多路復用IO模式，通過一個線程就可以管理多個socket，不需要建立新的進程或線程，也不必維護這些線程和進程，只有當socket真正有讀寫事件發生時才會占用資源來進行實際的讀寫操作。所以他大大減少了資源占用。因此，多路復用IO適合連接數比較多的情況。
在NIO中，通過selector.select()去查詢每個通道是否有到達事件，如果沒有則一直阻塞在那里，因此這種方式會導致線程阻塞。
多路復用IO為何比非阻塞IO的效率高？
答：是因為在非阻塞IO中，不斷地去詢問socket狀態是通過用戶線程去進行的，而在多路復用IO中，輪詢每個socket狀態是在內核進行的，效率比用戶線程要高。不過要注意的是，多路復用IO模型是通過輪詢的方式來檢測是否有事件到達，並且對於到達的時間逐一進行響應。因此對於多路復用IO模型來說，一旦事件響應體很大，那么就會導致后續的事件遲遲得不到處理並且會影響新的事件輪詢。
信號驅動IO模型：在信號驅動IO中，當用戶線程發起一個IO請求操作，會給對應的socket注冊一個信號數，然后用戶線程會繼續執行，當內核數據就緒時會發送一個信號給用戶線程，用戶線程接收到信號后，便在信號函數中調用IO讀寫操作來進行實際的IO請求操作。
異步IO模型：異步IO模型是理想的IO模型。在異步IO模型中，當用戶線程發起read操作后，就可以開始去做別的事情。另一方面，從內核的角度，當它收到一個asynchronous read之后，它會立刻返回，說明read請求已經成功發起了，因此不會對用戶線程產生任何block。然后內核會等待數據准備完成，將數據拷貝到用戶線程，當這一切都完成后，內核會給用戶線程發送一個信號，告訴它read操作完成了。
在異步IO模型中，IO操作的兩個階段都不會阻塞用戶線程，這兩個階段都是由內核自動完成，然后發送一個信號告知用戶線程操作已經完成。用戶線程中不需要再次調用IO函數進行具體的讀寫。