什么是I/O

我一般了解一个专业术语，会先从她的英文意思开始了解，在计算机系统中I/O就是输入（Input）和输出(Output)的意思，针对不同的操作对象，可以划分为磁盘I/O模型，网络I/O模型，内存I/O等，只要具有输入输出类型的交互系统都可以认为是I/O系统，也可以说I/O是整个操作系统数据交换与人机交互的通道，这个概念与选用的开发语言没有关系，是一个通用的概念。

在如今的系统中I/O却拥有很重要的位置，现在系统都有可能处理大量文件，大量数据库操作，而这些操作都依赖于系统的I/O性能，也就造成了现在系统的瓶颈往往都是由于I/O性能造成的。

IO	NIO
面向流	面向缓冲
阻塞IO	非阻塞IO
无	选择器

这里先给出BIO、NIO、AIO的类比描述：

BIO （Blocking I/O）：同步阻塞
NIO （New I/O）：同步非阻塞
AIO （ Asynchronous I/O）：异步非阻塞I/O模型

什么是阻塞、非阻塞，同步、异步？

阻塞，非阻塞。侧重点是调用者。阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态。阻塞：调用者一直等待结果。非阻塞：调用者可以做其他事情，但还是要自己每隔一段时间检查返回结果。

同步，异步。侧重点是被调用者。同步：被调用者不会主动通知调用者结果，需要调用者主动等待结果，等待期间不能做任何事情。异步：被调用者会主动通知调用者结果，调用者不必等待。

举个例子，我去书店买书，问老板有没有我需要的书

调用者：我
被调用者：老板

再说一遍：阻塞、非阻塞对象是【调用者】（本例中的【我】），同步、异步的对象是【被调用者】（本例中的【老板】）。

1、同步阻塞

我去买书，我问老板有没有书，老板去找，在这期间我一直等待，并主动询问老板有没有找到。

2、同步非阻塞

老板找书的过程中，我可以做其他事，但是还是要自己周期性问老板有没有找到。

3、异步阻塞

我还是站在那里等，这里如果找到书，老板会主动通知我。（这种情况没有意义）

4、异步非阻塞

老板找书过程中，我可以去做其他事情，不用自己回来问，老板会自己通知我。

面向流与面向缓冲？

Java NIO和IO之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。 Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。

Java NIO

Java NIO 由以下几个核心部分组成：

Channels
Buffers
Selectors

缓冲区 Buffer

Buffer是一个对象，包含一些要写入或者读出的数据。
在NIO库中，所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的；在写入数据时，也是写入到缓冲区中。任何时候访问NIO中的数据，都是通过缓冲区进行操作。
缓冲区实际上是一个数组，并提供了对数据结构化访问以及维护读写位置等信息。

具体的缓存区有这些：ByteBuffe、CharBuffer、 ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer。他们实现了相同的接口：Buffer。

以下是Java NIO里关键的Buffer实现：

ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的基本数据类型：byte, short, int, long, float, double 和 char。

通道 Channel

我们对数据的读取和写入要通过Channel，它就像水管一样，是一个通道。通道不同于流的地方就是通道是双向的，可以用于读、写和同时读写操作。
底层的操作系统的通道一般都是全双工的，所以全双工的Channel比流能更好的映射底层操作系统的API。
Channel主要分两大类：
SelectableChannel：用户网络读写
FileChannel：用于文件操作

后面代码会涉及的ServerSocketChannel和SocketChannel都是SelectableChannel的子类。

下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现：

FileChannel 从文件中读写数据。
DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。
SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。
ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO，以及文件IO。

Channel与Buffer关系

Channel读写数据要通过Buffer

Java IO学习笔记（一）：BIO,NIO,AIO基础概念

多路复用器 Selector

Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接（通道），但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便。例如，在一个聊天服务器中。
这是在一个单线程中使用一个Selector处理3个Channel的图示：
Java IO学习笔记（一）：BIO,NIO,AIO基础概念

要使用Selector，要向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有如新连接进来，数据接收等。

参考：

http://www.importnew.com/19046.html

https://blog.csdn.net/anxpp/article/details/51512200