一句话说透Java里面的NIO

一句话总结：
NIO 像多线程快递站，一个快递员（线程）能同时管多个快递点（连接），不用干等着收件！

一、NIO 是啥？和传统 IO 对比

• 传统 IO（BIO） ：

  • 同步阻塞：每个连接配一个线程，线程在 read() 时干等（像单线程快递员，一次只能送一个包裹）。
  • 问题：连接一多，线程爆炸，性能暴跌！

• NIO（New IO） ：

  • 同步非阻塞：一个线程处理多个连接，没数据就立马干别的，不用傻等（像快递员同时盯多个快递柜，有货就取）。
  • 核心三件套：Channel（通道）、Buffer（缓冲区）、Selector（多路复用器）。

二、NIO 核心三件套

1. Channel（通道）—— 传输管道

• 双向传输：既能读，也能写（传统 IO 流是单向的）。

• 类型：

  • FileChannel：文件传输
  • SocketChannel：TCP 网络通信
  • DatagramChannel：UDP 网络通信

// 从文件读数据到 Buffer  
try (FileChannel channel = FileChannel.open(Path.of("test.txt"))) {  
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);  
    channel.read(buffer);  
}  

2. Buffer（缓冲区）—— 临时仓库

• 本质：一块内存（数组），数据先读到 Buffer，再处理。

• 关键属性：

  • capacity：容量（最大能装多少）
  • position：当前位置（读到哪/写到哪）
  • limit：可操作数据上限

• 操作口诀：

  • 写数据：buffer.put() → flip()（切换读模式）
  • 读数据：buffer.get() → clear() 或 compact()（清空复用）

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);  

// 写数据  
buffer.put("Hello".getBytes());  
buffer.flip(); // 切换读模式  

// 读数据  
while (buffer.hasRemaining()) {  
    System.out.print((char) buffer.get());  
}  
buffer.clear(); // 清空复用  

3. Selector（选择器）—— 多路复用器

• 作用：一个线程监听多个 Channel 的事件（连接、读、写）。

• 核心代码：

  Selector selector = Selector.open();  
  SocketChannel channel = SocketChannel.open();  
  channel.configureBlocking(false); // 非阻塞模式  
  channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // 注册读事件  
  
  while (true) {  
      int readyChannels = selector.select(); // 阻塞直到有事件  
      if (readyChannels == 0) continue;  
  
      Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();  
      for (SelectionKey key : keys) {  
          if (key.isReadable()) {  
              // 处理读事件  
              SocketChannel ch = (SocketChannel) key.channel();  
              ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);  
              ch.read(buf);  
          }  
          keys.remove(key);  
      }  
  }  
  

三、NIO 为啥快？三大优势

1. 非阻塞：线程不用等数据，没活干就去处理其他 Channel。
2. 零拷贝：通过 FileChannel.transferTo() 直接传输文件，减少内存复制（快递直达，不用中转）。
3. 多路复用：一个线程管理多个连接，节省线程资源。

四、适用场景

• 高并发服务器：如 Web 服务器（Tomcat、Netty）、即时通讯（IM）。
• 大文件传输：零拷贝加速文件传输。
• 需要精细控制 IO 的场景：如自定义协议解析。

五、注意事项（坑！）

1. API 复杂：Buffer 的状态切换（flip/clear）容易出错。
2. 空轮询 Bug：某些 Linux 版本下 selector.select() 会立即返回，导致 CPU 100%（Netty 已修复）。
3. 代码难写：相比传统 IO，NIO 需要自己处理事件循环、状态管理。

总结口诀：

“传统 IO 线程多，阻塞等待效率低。
NIO 三件套，Channel、Buffer、Selector。
非阻塞加多路复用，高并发场景真给力！”