一、BIO通信
1、原理
BIO即同步阻塞模式一请求一应答的通信模型，该模型最大的问题就是缺乏弹性伸缩能力。当客户端并发访问量增加后，服务端的线程个数和客户端并发访问数呈1：1的正比关系。
由于线程是JAVA虚拟机非常宝贵的系统资源，当线程数膨胀之后，系统的性能将急剧下降，随着并发访问量的继续增大，系统会发生线程堆栈溢出、创建新线程失败等问题，
并最终导致进程宕机或者僵死，不能对外提供服务。
BIO的服务端通信模型：
（1）采用BIO通信模型的服务端，通常由一个独立的Acceptor线程负责监听客户端的连接；
（2）当接收到客户端的连接请求后，会为每一个客户端请求创建新的线程进行请求的处理；
（3）处理完成后通过输出流返回信息给客户端，响应完成后销毁线程；
（4）典型的一请求一应答的通信模型；
（5）缺点：缺乏弹性伸缩能力；
一个线程处理一个Socket连接，因为Java Socket是通过InputStream和OutputStream来进行网络读写操作，而这俩个的读写都是阻塞模式，
所以当某个Socket链路的读写操作没有完成时，排在后面的Socket连接是无法得到处理的，长时间的等待可能会导致超时，
因此在同步阻塞模式下，通常会采用一个Socket链路独占一个线程的模型。
如图所示：
二、伪异步IO通信
1、原理
为了解决同步阻塞IO（BIO）所面临的一个链路需要一个线程处理的问题，后来有人对它的线程模型进行了优化，后端通过一个线程池来处理多个客户端的请求接入，
形成客户端个数M：线程池最大线程数N的比例关系，其中M可以远远大于N，通过线程池可以灵活的调配线程资源，设置线程的最大值，防止由于海量并发接入导致线程耗尽。
伪异步IO通信特性：
（1）采用线程池和任务队列实现；
（2）线程池负责连接；
（3）M请求N应答；
（4）线程池阻塞；
当有新的客户端接入的时候，将客户端的Socket封装成一个Task（该任务实现java.lang.Runnable接口）投递到后端的线程池中进行处理，JDK的线程池维护一个消息队列和N个活跃线程对消息队列中的任务进行处理。
由于线程池可以设置消息队列的大小和最大线程数，因此，它的资源占用是可控的，无论多少个客户端并发访问，都不会导致资源的耗尽和宕机。
但是伪异步IO通信也有其缺陷，当有大量客户端请求的时候，随着并发访问量的增长，伪异步IO就会造成线程池阻塞。
如图所示：
三、NIO通信
1、原理
NIO是非阻塞IO（Non-block IO），也有人称之为New IO，因为它相对于之前的IO类库是新增的，所以被称为New IO，这是它的官方叫法。
它是在 JDK 1.4 中引入的。NIO 弥补了原来同步阻塞I/O 的不足，它在标准 Java 代码中提供了高速的、面向块的 I/O。
通过定义包含数据的类，以及通过以块的形式处理这些数据，NIO 不用使用本机代码就可以利用底层优化，这是原来的 I/O 包所无法做到的。
2、NIO之缓冲区Buffer
首先介绍缓冲区（Buffer）的概念，Buffer 是一个对象， 它包含一些要写入或者要读出的数据。 在 NIO类库 中加入 Buffer 对象，体现了新库与原 I/O 的一个重要区别。在面向流的 I/O 中，我们将数据直接写入或者将数据直接读到 Stream 对象中。
在 NIO 库中，所有数据都是用缓冲区进行处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中；在写入数据时，它也是写入到缓冲区中。任何时候访问 NIO 中的数据，我们都是通过缓冲区进行读写操作。
缓冲区实质上是一个数组。通常它是一个字节数组（ByteBuffer），也可以使用其它种类的数组。但是一个缓冲区不仅仅是一个数组，缓冲区提供了对数据的结构化访问，及维护读写位置（limit）等信息。
最常用的缓冲区是ByteBuffer，一个ByteBuffer提供了一组功能用于操作byte数组。除了ByteBuffer，还有其它的一些缓冲区，事实上，每一种Java基本类型(除了Boolean类型)都对应有一种缓冲区，
如下所示：
（1）ByteBuffer：字节缓冲区；
（2）CharBuffer：字符缓冲区；
（3）ShortBuffer：短整型缓冲区；
（4）IntBuffer：整型缓冲区；
（5）LongBuffer：长整型缓冲区；
（6）FloatBuffer：浮点型缓冲区；
（7）DoubleBuffer：双精度浮点型缓冲区；
3、NIO之通道Channel
Channel是一个通道，可以通过它读取和写入数据，它就像自来水管一样，网络数据通过Channel读取和写入。通道与流的不同之处在于通道是双向的。
而流只是在一个方向上移动(一个流必须是 InputStream 或者 OutputStream 的子类)，而通道可以用于读、写或者同时用于读写。
4、NIO之多路复用器Selector
它是JAVA NIO编程的基础，熟练的掌握Selector对于掌握NIO编程至关重要。多路复用器提供选择已经就绪的任务的能力。
简单来讲，Selector会不断的轮询注册在其上的Channel，如果某个Channel上面有新的TCP连接接入、读和写事件，这个Channel就处于就绪状态，会被Selector轮询出来，
然后通过SelectionKey可以获取就绪Channel的集合进行后续的IO操作。
一个多路复用器Selector可以同时轮询多个Channel，由于JDK使用了epoll()代替传统的select实现，所以它并没有最大连接句柄1024/2048的限制。
这也就意味着只需要一个线程负责Selector的轮询，就可以接入成千上万的客户端，这的确是一个巨大的改进。
四、AIO通信
1、原理
与NIO不同，AIO需要一个连接注册读写事件和回调方法，当进行读写操作时，只须直接调用API的read或write方法即可。
这两种方法均为异步的，对于读操作而言，当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序；
对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统主动通知应用程序。 即可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后会主动调用回调函数。
AIO异步通道提供了两种方式获取操作结果：
（1）通过java.util.concurrent.Future类来表示异步操作的结果；
（2）在执行异步操作的时候传入一个java.nio.channels.CompletionHandler接口的实现类作为操作完成的回调。
AIO的异步套接字通道是真正的异步非阻塞IO，对应于UNIX网络编程中的事件驱动IO(AIO)，它不需要通过多路复用器(Selector)对注册的通道进行轮询操作即可实现异步读写，从而简化了NIO的编程模型。
AIO通信的特性：
（1）连接注册读写事件和回调函数；
（2）读写方法异步；
（2）主动通知程序；
五、总结
