Java NIO与IO比较[编辑 | 编辑源代码]

介绍[编辑 | 编辑源代码]

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[编辑 | 编辑源代码]

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。

详细对比[编辑 | 编辑源代码]

1. 数据流与缓冲区[编辑 | 编辑源代码]

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。

// 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();
    }
}

2. 阻塞与非阻塞[编辑 | 编辑源代码]

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。

// 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();
    }
}

3. 性能对比[编辑 | 编辑源代码]

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。

$IO线程数 = O (n) NIO线程数 = O (1)$

实际应用场景[编辑 | 编辑源代码]

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[编辑 | 编辑源代码]

以下代码对比两种方式复制1GB文件的速度：

// 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());
}

性能对比（1GB文件）
方式	耗时（ms）
IO	1200
NIO	800

总结[编辑 | 编辑源代码]

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。