Java NIO（New IO）和BIO（Blocking IO）是Java中处理IO操作两种不同的机制。它们之间的主要区别在于如何处理阻塞和线程使用。
BIO（Blocking IO）:
- 同步阻塞：BIO是同步阻塞的，意味着每当有一个IO操作发生时，线程都会被阻塞，直到操作完成。
- 面向流：BIO面向流进行数据读写，数据处理通常在单个线程中完成。
- 性能问题：对于大量的并发请求，BIO会因为每个请求都需要独立的线程而性能受限。
NIO（Non-blocking IO）:
- 异步非阻塞：NIO是异步非阻塞的，允许一个线程处理多个IO操作，因此在高并发环境下性能更好。
- 面向缓冲区：NIO使用缓冲区进行数据操作，可以一次性读取或写入大量数据。
- 多线程支持：NIO可以通过多线程来提高性能，它可以很方便地实现多线程环境下的大量数据处理。
NIO的优势：
- 线程模型：NIO使用多线程模型，可以显著提高IO密集型应用的性能。
- 非阻塞操作：允许线程在等待IO操作完成时进行其他任务，提高了资源利用率。
- 面向缓冲区：通过使用缓冲区，NIO可以减少系统调用次数，提高数据处理效率。
- 选择器：NIO中的选择器允许一个线程监控多个通道的IO事件，从而简化了多路复用。
应用场景：
NIO适用于以下场景：
- 高并发服务器：如Web服务器、应用服务器等，需要处理大量并发请求。
- 大数据处理：如文件系统的读写操作，需要高效地处理大量数据。
- 网络编程：特别是在需要使用多路复用的场景，例如实现一个高效的TCP/UDP服务器。
总的来说，NIO提供了比BIO更高效的IO处理方式，特别是在处理大量并发请求和高并发场景下。通过使用缓冲区和选择器，NIO能够减少线程阻塞和系统调用次数，从而提高了性能和资源利用率。
在高并发应用中实现NIO通常涉及到使用Java的java.nio包中的类和接口。以下是一些关键的步骤和组件，它们帮助你在高并发应用中实现NIO：
- 缓冲区（Buffers）：
- 使用缓冲区来减少系统调用和提高数据处理效率。例如，
ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer等。
- 通道（Channels）：
- 通道是NIO中用于IO操作的对象，它们提供了一个非阻塞的方式来读写数据。常用的通道有
FileChannel、SocketChannel和ServerSocketChannel。
- 选择器（Selectors）：
- 选择器用于监控多个通道的IO事件，如连接接入、数据读取等。一个线程可以使用一个选择器来处理多个通道。
- 多线程：
- 在高并发应用中，通常需要使用多个线程来处理不同的通道和任务。
- 事件驱动编程：
- NIO采用事件驱动的方式来进行IO操作，这使得线程可以在等待IO操作完成时进行其他任务。
实现步骤：
- 创建通道：根据需要，创建
FileChannel、SocketChannel或ServerSocketChannel。 - 分配缓冲区：为通道分配一个或多个缓冲区。
- 配置通道：设置通道为非阻塞模式，并配置通道的选项，如开启或关闭特定的通道。
- 注册通道：将通道注册到选择器上，并指定要监听的事件，如
SelectionKey.OP_READ或SelectionKey.OP_WRITE。 - 选择操作：调用选择器的
select方法来等待通道准备就绪。 - 处理事件：循环遍历选择器中的选择键（
SelectionKey），根据选择键的状态进行相应的IO操作。 - 执行IO操作：根据选择键的状态，执行读写操作。
- 清理资源：在操作完成后，正确地清理和关闭通道和缓冲区。
示例代码：
以下是一个简单的NIO服务器端的示例代码，它使用ServerSocketChannel和Selector来处理客户端的连接和数据传输：
import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.ServerSocketChannel; import java.util.Iterator; import java.util.Set; public class NioServer { public static void main(String[] args) throws Exception { Selector selector = Selector.open(); ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open(); InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("localhost", 8080); serverChannel.bind(address); serverChannel.configureBlocking(false); serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); while (true) { if (selector.select(1000) == 0) { continue; } Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator(); while (keyIterator.hasNext()) { SelectionKey key = keyIterator.next(); keyIterator.remove(); try { if (key.isAcceptable()) { // 处理接受连接 } else if (key.isReadable()) { // 处理读操作 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(256); serverChannel.read(buffer); buffer.flip(); while (buffer.hasRemaining()) { System.out.println((char) buffer.get()); } buffer.clear(); } } catch (Exception e) { key.cancel(); key.channel().close(); } } } } }
在这个示例中，服务器监听8080端口，并使用一个选择器来处理连接和读
