共计 1180 个字符，预计需要花费 3 分钟才能阅读完成。
IO 在计算机中指 Input/Output，也就是输入和输出。由于程序和运行时数据是在内存中驻留，由 CPU 这个超快的计算核心来执行，涉及到数据交换的地方，通常是磁盘、网络等，就需要 IO 接口。
比如你打开浏览器，访问新浪首页，浏览器这个程序就需要通过网络 IO 获取新浪的网页。浏览器首先会发送数据给新浪服务器，告诉它我想要首页的 HTML，这个动作是往外发数据，叫 Output，随后新浪服务器把网页发过来，这个动作是从外面接收数据，叫 Input。所以，通常，程序完成 IO 操作会有 Input 和 Output 两个数据流。当然也有只用一个的情况，比如，从磁盘读取文件到内存，就只有 Input 操作，反过来，把数据写到磁盘文件里，就只是一个 Output 操作。
IO 编程中，Stream（流）是一个很重要的概念，可以把流想象成一个水管，数据就是水管里的水，但是只能单向流动。Input Stream 就是数据从外面（磁盘、网络）流进内存，Output Stream 就是数据从内存流到外面去。对于浏览网页来说，浏览器和新浪服务器之间至少需要建立两根水管，才可以既能发数据，又能收数据。
由于 CPU 和内存的速度远远高于外设的速度，所以，在 IO 编程中，就存在速度严重不匹配的问题。举个例子来说，比如要把 100M 的数据写入磁盘，CPU 输出 100M 的数据只需要 0.01 秒，可是磁盘要接收这 100M 数据可能需要 10 秒，怎么办呢？有两种办法：
第一种是 CPU 等着，也就是程序暂停执行后续代码，等 100M 的数据在 10 秒后写入磁盘，再接着往下执行，这种模式称为同步 IO；
另一种方法是 CPU 不等待，只是告诉磁盘，“您老慢慢写，不着急，我接着干别的事去了”，于是，后续代码可以立刻接着执行，这种模式称为异步 IO。
同步和异步的区别就在于是否等待 IO 执行的结果。好比你去麦当劳点餐，你说“来个汉堡”，服务员告诉你，对不起，汉堡要现做，需要等 5 分钟，于是你站在收银台前面等了 5 分钟，拿到汉堡再去逛商场，这是同步 IO。
你说“来个汉堡”，服务员告诉你，汉堡需要等 5 分钟，你可以先去逛商场，等做好了，我们再通知你，这样你可以立刻去干别的事情（逛商场），这是异步 IO。
很明显，使用异步 IO 来编写程序性能会远远高于同步 IO，但是异步 IO 的缺点是编程模型复杂。想想看，你得知道什么时候通知你“汉堡做好了”，而通知你的方法也各不相同。如果是服务员跑过来找到你，这是回调模式，如果服务员发短信通知你，你就得不停地检查手机，这是轮询模式。总之，异步 IO 的复杂度远远高于同步 IO。
操作 IO 的能力都是由操作系统提供的，每一种编程语言都会把操作系统提供的低级 C 接口封装起来方便使用，Python 也不例外。我们后面会详细讨论 Python 的 IO 编程接口。
注意，本章的 IO 编程都是同步模式，异步 IO 由于复杂度太高，后续涉及到服务器端程序开发时我们再讨论。
