平時工作中用到的IO主要是java.io包中的操作，比較少用到java.nio包中操作，最近遇到的比較多對效能要求較高的應用問題，查詢了一些資料整理記錄一下，方便以後檢視。
在JDK1.4以前，Java的IO操作集中在java.io這個包中，是基於流的阻塞API。對於大多數應用來說，這樣的API使用很方便，然而，一些對效能要求較高的應用，尤其是服務端應用，往往需要一個更為有效的方式來處理IO。從JDK1.5開始，NIO API作為一個基於快取區，並能提供非阻塞IO操作的API被引入。
NIO所在的包為java.nio，其中的n表示non-blocking。但實際上我們可以把它理解為nio=new+io,因為NIO包實現了網路通訊和I/O的聯合功能，並將它們的結合發揮到極致，實現完美的網路非阻塞通訊功能。

• NIO引入：分析普通Socket通訊中存在的I/O問題——阻塞通訊，並分析傳統的解決方法——執行緒池的優缺點，進而引入NIO解決方案：
  ①基於Socket通訊存在的問題：I/O阻塞通訊。
  在介紹NIO之前，先了解傳統I/O操作的方式。以網路應用為例，下圖描述了一個典型的網路伺服器結構的通訊過程：
  
  橢圓形內的操作會迴圈進行，並且監聽連線、讀取資料、寫入資料的操作都是阻塞的。在ServerSocket類的生存期中，其重要功能如下：

• 首先建立ServerSocket：

    //啟動服務端：
    ServerSocket server= new ServerSocket(12345
 
);

• 然後接受新的連線請求：

//監聽客戶端
   while(true){
   Socket socket = server.accept();   //阻塞監聽
   }

對accept()的呼叫將一直阻塞，直到ServerSocket接受到一個連線請求為止。一旦請求連線被接受，伺服器可以讀取客戶Socket中的輸入/輸出資料，在讀取呼叫時也會阻塞。下面的程式碼演示了這個過程：

//輸入輸出流
BufferReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
PrintWriter os = new
 
 PrintWriter(socket.getOutputStream());
//讀取資料
String line;//垃圾字串
while((line=is.readLine())!=null){//讀阻塞
    //回覆資料
    os.println(line);//寫阻塞
    os.flush();
}

在監聽的位置accept()會被阻塞，並且在讀寫客戶端資料時也會阻塞。因此這樣的操作共造成了3個問題：
a、accept()方法的呼叫將造成阻塞，直到ServerSocket接受到一個連線請求位置；
b、BufferedReader類的readLine()方法在其快取區未滿時將會造成執行緒阻塞，只有資料足夠填滿快取區或者客戶端關閉了套接字時，方法才會返回。
c、產生大量的String垃圾，BufferedReader建立了快取區從客戶套接字讀入資料，但是同樣建立了一些字串儲存這些資料。雖然BufferedReader內部提供了StringBuffer處理，但是所有的String很快變成了垃圾需要回收，同樣的問題在傳送訊息程式碼中也存在。
其中第一個問題是ServerSocket造成的阻塞，第二個問題是BufferedReader快取造成的阻塞，第三個問題是String造成的垃圾。因此，以上的問題是Java I/O和Java網路通訊共同造成的。
②傳統的解決方法：使用執行緒池。
在JDK 1.4之前，自由使用執行緒池是處理阻塞問題最典型的辦法。面對大量的客戶端的請求，需要使用大量的執行緒，這時一般是實現一個執行緒池來處理請求，如圖：

使用執行緒池的方法是：在服務端啟動時建立執行緒池，當監聽到客戶端連線時，就為客戶端建立一個執行緒，並將該執行緒放入執行緒池中即可。這樣在該客戶斷開連線時，該客戶端的處理執行緒就會被歸還到執行緒池中，以提高執行緒的池化管理，提高執行緒的使用效率。例項程式碼如下：

public class TestThreadPool{
    public static void main(String args[]){
        boolean flag = true;
        try{
            //建立執行緒池
            ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
            //啟動伺服器
            ServerSocket server = new ServerSocket(12345);
            System.out.println("開始監聽");
            while(true){
                //接受客戶端連線
                Socket socket = server.accept();
                //為客戶端建立一個獨立執行緒
                pool.execute(new ServiceThread(socket));
            }
            //關閉
            server.close();
            pool.shutdown();
        }catch(IoException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

執行緒池使伺服器可以處理多個連線，但是它們也同樣引發了許多問題。每個執行緒擁有自己的棧空間並且佔用一些CPU時間，耗費很大，而且很多時間是浪費在阻塞的IO操作上，沒有有效利用CPU。
③最新的解決方案：NIO非阻塞通訊。
從上面的分析可以看出，採用執行緒池的解決方法也會產生它自己的問題——執行緒開銷，執行緒開銷同時也影響效能和可伸縮性。不過，隨著NIO的到來，一切都改變了。
NIO的非阻塞IO機制是圍繞選擇器和通道構建的。Channel類表示伺服器和客戶機直接的一種通訊機制。與反應器模式一致，Selector類是Channel的多路複用器。Selector類將傳入客戶機請求多路分用，並將它們分派到各自的請求處理程式，實現對客戶端請求事件的非阻塞監聽，如下圖：

在橢圓形區域中，Selector監聽器負責輪循客戶端的連線、讀取和寫入事件，這些事件的執行都不會被阻塞。並且為了提高執行的效率，NIO在讀取和寫入的資料中使用了快取區。