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= Java NIO与IO比较 =

== 介绍 ==  
Java NIO（New I/O）和传统IO（Input/Output）是Java中处理输入输出的两种不同方式。传统IO基于流（Stream）模型，而NIO基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）模型，支持非阻塞操作。本节将详细比较两者的设计理念、性能差异及适用场景。

=== 核心区别 ===  
* '''IO'''：面向流、阻塞式、同步操作。  
* '''NIO'''：面向缓冲区、非阻塞式、支持选择器（Selector）实现多路复用。  

<mermaid>
graph LR
    A[Java IO] -->|流模型| B[单向数据传输]
    A -->|阻塞| C[线程等待]
    D[Java NIO] -->|缓冲区模型| E[双向数据传输]
    D -->|非阻塞| F[线程可处理其他任务]
    D -->|选择器| G[单线程管理多通道]
</mermaid>

== 详细对比 ==  

=== 1. 数据流与缓冲区 ===  
* '''IO'''：通过字节流（InputStream/OutputStream）或字符流（Reader/Writer）直接读写数据。  
* '''NIO'''：数据需先写入缓冲区（如ByteBuffer），再通过通道（Channel）传输。  

<syntaxhighlight lang="java">
// Java IO读取文件示例
try (FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt")) {
    int data;
    while ((data = fis.read()) != -1) {
        System.out.print((char) data);
    }
}

// Java NIO读取文件示例
try (FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("file.txt"))) {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    while (channel.read(buffer) != -1) {
        buffer.flip();
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.print((char) buffer.get());
        }
        buffer.clear();
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 2. 阻塞与非阻塞 ===  
* '''IO'''：线程在读写时会阻塞，直到数据就绪。  
* '''NIO'''：线程可注册通道到选择器（Selector），实现非阻塞轮询。  

<syntaxhighlight lang="java">
// NIO非阻塞示例（服务器端）
Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.configureBlocking(false);
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

while (true) {
    selector.select(); // 阻塞直到至少一个通道就绪
    Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator();
    while (iter.hasNext()) {
        SelectionKey key = iter.next();
        if (key.isAcceptable()) {
            // 处理新连接
        }
        iter.remove();
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 3. 性能对比 ===  
* '''IO'''：适合低并发、简单场景。  
* '''NIO'''：高并发下资源占用更少（减少线程数），但编程复杂度更高。  

<math>
\text{IO线程数} = O(n) \quad \text{NIO线程数} = O(1)
</math>

== 实际应用场景 ==  
* '''IO'''：文件上传下载、命令行工具。  
* '''NIO'''：聊天服务器、实时交易系统（如股票平台）。  

=== 案例：文件复制性能测试 ===  
以下代码对比两种方式复制1GB文件的速度：  

<syntaxhighlight lang="java">
// Java IO
try (InputStream is = new FileInputStream("source.bin");
     OutputStream os = new FileOutputStream("dest.bin")) {
    byte[] buffer = new byte[8192];
    int bytesRead;
    while ((bytesRead = is.read(buffer)) != -1) {
        os.write(buffer, 0, bytesRead);
    }
}

// Java NIO
try (FileChannel src = FileChannel.open(Paths.get("source.bin"));
     FileChannel dest = FileChannel.open(Paths.get("dest.bin"), StandardOpenOption.CREATE)) {
    dest.transferFrom(src, 0, src.size());
}
</syntaxhighlight>

{| class="wikitable"
|+ 性能对比（1GB文件）
! 方式 !! 耗时（ms）
|-
| IO || 1200
|-
| NIO || 800
|}

== 总结 ==  
* 选择'''IO'''：简单性优先，数据量小。  
* 选择'''NIO'''：高并发需求，需非阻塞或零拷贝优化。  

<mermaid>
pie
    title 使用场景占比
    "IO: 简单任务" : 40
    "NIO: 高并发" : 60
</mermaid>

[[Category:编程语言]]
[[Category:Java]]
[[Category:Java Nio]]