Java NIO（New I/O）自 JDK 1.4 引入以来，已成为构建高并发、高性能服务器不可或缺的底层基础。相较传统的阻塞 IO（BIO）模型，NIO 提供了 非阻塞、基于事件驱动、多路复用 的能力，尤其适用于服务端通信、多客户端连接等场景。
🧱 一、传统 IO 与 NIO 的根本差异
🧩 二、Java NIO 的核心组件
Java NIO 的设计围绕以下三个关键组成部分展开：
1. Channel（通道）
通道是数据传输的双向通道，既可以读取也可以写入。NIO 中的通道包括：
FileChannel：用于文件的读写SocketChannel：用于 TCP 客户端ServerSocketChannel：用于 TCP 服务器DatagramChannel：用于 UDP 通信
通道必须配合 Buffer 使用。
2. Buffer（缓冲区）
与传统 IO 直接处理字节流不同，NIO 使用缓冲区作为数据容器。数据总是被读到 buffer，或从 buffer 写出。
常见缓冲区类型：
ByteBufferCharBufferIntBuffer等
缓冲区有明确的读写模式切换，需要掌握常用方法：
buffer.flip(); // 从写模式切换到读模式
buffer.clear(); // 清空，准备下一轮写入
buffer.compact(); // 保留未读数据，准备继续写入3. Selector（选择器）
Selector 是 NIO 的精髓，用于实现单线程处理多个通道的能力（多路复用）。通过注册感兴趣的事件，程序可以在就绪时被唤醒进行处理。
🚦 三、Selector 的工作原理
Selector selector = Selector.open(); // 创建 Selector
channel.configureBlocking(false);
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);
while (true) {
int readyChannels = selector.select(); // 阻塞直到事件就绪
if (readyChannels == 0) continue;
Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> it = keys.iterator();
while (it.hasNext()) {
SelectionKey key = it.next();
it.remove();
if (key.isAcceptable()) { /* 接收连接逻辑 */ }
if (key.isReadable()) { /* 读取数据逻辑 */ }
if (key.isWritable()) { /* 写数据逻辑 */ }
}
}🛠️ 四、完整 NIO 服务器示例（简化版）
public class NioEchoServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
server.bind(new InetSocketAddress(8000));
server.configureBlocking(false);
server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true) {
selector.select(); // 阻塞直到有事件
Iterator<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys().iterator();
while (keys.hasNext()) {
SelectionKey key = keys.next();
keys.remove();
if (key.isAcceptable()) {
SocketChannel client = server.accept();
client.configureBlocking(false);
client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
} else if (key.isReadable()) {
SocketChannel client = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int bytesRead = client.read(buffer);
if (bytesRead == -1) {
client.close();
continue;
}
buffer.flip();
client.write(buffer); // Echo 回去
}
}
}
}
}⚠️ 五、使用 Java NIO 的常见陷阱
🚀 六、NIO 在实际工程中的延伸使用
Java NIO 是 Netty、Kafka、Tomcat、Zookeeper 等高性能中间件的核心基础。它虽然底层偏硬核，但一旦理解其模式，可以设计出具备良好扩展性和资源利用效率的网络应用。
高级功能还包括：
Pipe（管道）
FileChannel 文件映射
Scattering / Gathering IO（多缓冲区操作）
AsynchronousChannel（NIO.2 异步支持）
🧭 总结
Java NIO 提供了面向连接、事件驱动的网络编程模型。它非常适合于：
高并发的服务端应用
长连接、低延迟通信
实时推送系统等场景
掌握 NIO 的核心模型后，开发者能更清晰地理解现代异步通信框架（如 Netty）所构建的底层原理，提升对系统性能与资源调度的认知。