????????在 Java 的 I/O 模型中，NIO（Non - Blocking I/O，非阻塞 I/O）是對 BIO 的重要改進。它為高并發場景提供了更高效的處理方式，在眾多 Java 應用中發揮著關鍵作用。

????????NIO模型的核心在于非阻塞和多路復用，其采用 “一個線程處理多個連接” 的模式，主要依靠通道（Channel）、緩沖區（Buffer）和選擇器（Selector）這三個核心組件協同工作，每個核心組件的功能原理和功能如下：

（1）通道：通道是數據傳輸的通道，類似于 BIO 中的流，但它是雙向的，既可以從通道讀取數據，也可以向通道寫入數據。常見的通道有ServerSocketChannel（用于服務器端監聽連接）、SocketChannel（用于客戶端與服務器端的通信）等。?

（2）緩沖區：緩沖區是存儲數據的容器，所有數據的讀寫都必須通過緩沖區進行。它本質上是一個數組，提供了對數據的結構化訪問以及維護讀寫位置等信息。在 NIO 中，數據從通道讀取到緩沖區，或從緩沖區寫入到通道。?

（3）選擇器：選擇器是 NIO 實現多路復用的關鍵。它可以同時監控多個通道的事件（如連接請求、數據可讀、數據可寫等）。一個線程通過選擇器注冊多個通道，然后阻塞在選擇器上，等待通道事件的發生。當有事件發生時，線程會處理這些事件，從而實現一個線程高效處理多個連接。?

????????其工作流程大致為：服務器端通過ServerSocketChannel監聽端口，將其注冊到選擇器上，并設置關注的事件（如接受連接事件）。客戶端通過SocketChannel發起連接。選擇器不斷輪詢注冊的通道，當某個通道有事件發生時，就會被選中。線程從選擇器中獲取這些就緒的通道，進行相應的處理，如接受連接、讀取數據、寫入數據等，且這些操作大多是非阻塞的。?

? ? ? ? 作為BIO的改進型，NIO也是有著許多優點，例如:?

（1）高并發處理能力強：借助多路復用機制，一個線程可以處理多個連接，大大減少了線程的創建和銷毀帶來的開銷，以及線程上下文切換的成本，能在高并發場景下保持較好的性能。?

（2）非阻塞提升效率：在數據讀寫過程中，線程不會一直阻塞等待，當沒有數據可讀或可寫時，線程可以去處理其他通道的事件，提高了線程的利用率。?

（3）雙向傳輸更靈活：通道是雙向的，相比 BIO 中流的單向傳輸，在一些需要雙向數據交互的場景中，使用更方便靈活。?

? ? ? ? 但是同樣的，其缺點也不少，如：?

（1）編程復雜度高：NIO 的編程模型相對 BIO 更為復雜，需要理解通道、緩沖區、選擇器等多個組件的協同工作機制，對開發者的技術要求較高。?

（2）學習門檻較高：其涉及的多路復用、非阻塞等概念較難理解，新手需要花費更多的時間和精力去掌握。?

（3）在低并發場景下優勢不明顯：在并發量較小的情況下，NIO 的優勢難以體現，其復雜的機制可能還會帶來一些額外的開銷。?

????????下面通過一個簡單的客戶端 - 服務器通信示例來展示 Java NIO 的使用。?

服務器端代碼?

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;public class NioServer {public static void main(String[] args) throws IOException {// 創建ServerSocketChannel并綁定端口ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8888));// 設置為非阻塞模式serverSocketChannel.configureBlocking(false);// 創建選擇器Selector selector = Selector.open();// 將ServerSocketChannel注冊到選擇器，關注接受連接事件serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println("服務器啟動，監聽端口8888...");while (true) {// 阻塞等待通道事件，返回就緒的通道數量int readyChannels = selector.select();if (readyChannels == 0) {continue;}// 獲取就緒的事件Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();while (iterator.hasNext()) {SelectionKey key = iterator.next();// 移除處理過的事件，避免重復處理iterator.remove();if (key.isAcceptable()) {// 處理接受連接事件ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();SocketChannel socketChannel = serverChannel.accept();socketChannel.configureBlocking(false);// 將客戶端通道注冊到選擇器，關注數據可讀事件socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);System.out.println("收到新的客戶端連接：" + socketChannel.getRemoteAddress());} else if (key.isReadable()) {// 處理數據可讀事件SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);int bytesRead = socketChannel.read(buffer);if (bytesRead > 0) {buffer.flip();byte[] data = new byte[buffer.remaining()];buffer.get(data);String message = new String(data);System.out.println("收到客戶端消息：" + message);// 向客戶端發送響應buffer.clear();String response = "服務器已收到消息：" + message;buffer.put(response.getBytes());buffer.flip();socketChannel.write(buffer);} else if (bytesRead == -1) {// 客戶端關閉連接socketChannel.close();System.out.println("客戶端連接關閉");}}}}}
}
/*
創建ServerSocketChannel并綁定端口，設置為非阻塞模式，然后注冊到選擇器上并關注接受連接事件。進入循環后，線程阻塞在選擇器的select()方法上，等待通道事件。當有接受連接事件時，接受客戶端連接，將客戶端的SocketChannel注冊到選擇器并關注數據可讀事件。當有數據可讀事件時，從通道中讀取數據，處理后向客戶端發送響應。
*/

客戶端代碼?

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Scanner;public class NioClient {public static void main(String[] args) throws IOException {// 打開SocketChannel并連接服務器SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("localhost", 8888));// 設置為非阻塞模式socketChannel.configureBlocking(false);System.out.println("已連接到服務器");// 向服務器發送數據Scanner scanner = new Scanner(System.in);System.out.println("請輸入要發送的消息：");String message = scanner.nextLine();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);buffer.put(message.getBytes());buffer.flip();socketChannel.write(buffer);// 讀取服務器的響應buffer.clear();int bytesRead = socketChannel.read(buffer);if (bytesRead > 0) {buffer.flip();byte[] data = new byte[buffer.remaining()];buffer.get(data);String response = new String(data);System.out.println("收到服務器響應：" + response);}scanner.close();socketChannel.close();System.out.println("客戶端連接關閉");}
}
/*
創建SocketChannel連接服務器，設置為非阻塞模式，向服務器發送數據，然后讀取服務器的響應，最后關閉連接。
*/

????????從代碼中能清楚看到 NIO 的非阻塞和多路復用特性，一個線程通過選擇器處理多個通道的事件，極大地提高了并發處理能力。?