Java NIO 概述
Java NIO（New IO）是从 Java 1.4 版本开始引入的一套新的输入/输出 API，它为 Java 提供了非阻塞 I/O 操作的能力，相比于传统的 Java IO，NIO 在处理大量并发连接时能显著提升性能。
NIO 与传统 IO 的区别
1. 面向流与面向缓冲区
- 传统 IO：是面向流的，数据以字节流或字符流的形式依次被处理，数据只能顺序地从一个流中读取或写入到另一个流中，无法前后移动流中的数据。
- NIO：是面向缓冲区的，数据会先被读取到缓冲区中，之后可以在缓冲区中自由地前后移动，这使得处理数据更加灵活。
2. 阻塞与非阻塞
- 传统 IO：是阻塞式的，当一个线程执行读写操作时，该线程会被阻塞，直到操作完成，在阻塞期间线程无法执行其他任务。
- NIO：是非阻塞式的，线程在进行读写操作时，如果没有数据可用或暂时无法写入，线程不会被阻塞，而是可以继续执行其他任务，提高了线程的利用率。
3. 同步与异步
- 传统 IO：是同步的，线程发起读写操作后，必须等待操作完成才能继续执行后续代码。
- NIO：支持异步操作，线程可以发起一个读写操作后，继续执行其他任务，当操作完成时会得到通知。
4. 选择器（Selector）的使用
- 传统 IO：不支持选择器机制，每个连接都需要一个独立的线程来处理，当连接数量较多时，会消耗大量的系统资源。
- NIO：引入了选择器（Selector），一个选择器可以同时监听多个通道（Channel）的事件，如读、写、连接等，通过选择器可以用一个线程处理多个连接，减少了线程的创建和切换开销。
NIO 的主要组件
1. 缓冲区（Buffer）
缓冲区是一个用于存储特定基本数据类型的容器，它本质上是一个数组，用于临时存储数据。Java NIO 中提供了多种类型的缓冲区，如 ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer 等。缓冲区有三个重要的属性：容量（Capacity）、位置（Position）和界限（Limit），通过这些属性可以方便地对缓冲区中的数据进行读写操作。
2. 通道（Channel）
通道是对传统 IO 流的一种抽象，它可以被看作是数据传输的管道。与流不同的是，通道是双向的，既可以进行读操作，也可以进行写操作。常见的通道实现类有 FileChannel（用于文件读写）、SocketChannel（用于网络套接字读写）、ServerSocketChannel（用于监听网络连接）等。
3. 选择器（Selector）
选择器是 Java NIO 实现非阻塞 IO 的核心组件，它可以监听多个通道的事件，并在有事件发生时通知相应的线程进行处理。通过选择器，一个线程可以管理多个通道，从而提高了系统的并发处理能力。
NIO 的特点
1. 非阻塞 IO
NIO 的非阻塞特性使得线程在进行 IO 操作时不会被阻塞，可以继续执行其他任务，提高了系统的并发性能。
2. 高效的并发处理
通过选择器机制，一个线程可以同时处理多个通道的事件，减少了线程的创建和切换开销，提高了系统的并发处理能力。
3. 面向缓冲区
面向缓冲区的设计使得数据的处理更加灵活，可以在缓冲区中自由地前后移动，方便进行数据的处理和操作。
4. 支持异步操作
NIO 支持异步操作，线程可以发起一个 IO 操作后，继续执行其他任务，当操作完成时会得到通知，进一步提高了系统的性能。
综上所述，Java NIO 是一种高效的 IO 处理方式，适用于处理大量并发连接的场景，通过引入缓冲区、通道和选择器等组件，提供了非阻塞、异步的 IO 操作能力，显著提升了系统的性能和并发处理能力。