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【Java NIO】

news 2025/7/20 15:17:49

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为什么需要 NIO？传统 I/O 的局限性
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Java I/O support is included in the java.io and java.nio packages. Together these packages include the following features:

Input and output through data streams, serialization and the file system.
Charsets, decoders, and encoders, for translating between bytes and Unicode characters.
Access to file, file attributes and file systems.
APIs for building scalable servers using asynchronous or multiplexed, non-blocking I/O.

为什么需要 NIO？传统 I/O 的局限性

阻塞式 I/O（BIO）的问题

传统 InputStream/OutputStream 是同步阻塞模型：线程在读写数据时必须等待操作完成，无法处理其他任务。

import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;

public class BlockingExample {
    public static void main(String[] args) {
        try (InputStream is = new FileInputStream("large_file.txt")) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int bytesRead;
            
            // 同步阻塞点：read() 会阻塞直到数据读取完成
            while ((bytesRead = is.read(buffer)) != -1) { 
                System.out.println("读取到 " + bytesRead + " 字节数据");
                // 模拟处理数据（假设处理耗时）
                Thread.sleep(1000); 
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

代码解释
is.read(buffer) 是同步阻塞的：

当调用 read() 方法时，线程会一直等待，直到从文件中读取到数据（或到达文件末尾）。
如果文件很大或磁盘速度慢，线程会长时间阻塞在此处，无法执行其他任务。

整个过程是同步的：

必须等待 read() 完成，才能进入下一次循环或处理数据（如 Thread.sleep(1000)）。

import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class BlockingSocketServer {
    public static void main(String[] args) {
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080)) {
            while (true) {
                // 同步阻塞点 1：accept() 阻塞，直到有客户端连接
                Socket clientSocket = serverSocket.accept(); 
                System.out.println("客户端连接：" + clientSocket.getRemoteSocketAddress());

                // 为每个客户端连接分配一个线程处理（传统 BIO 的典型做法）
                new Thread(() -> {
                    try (InputStream is = clientSocket.getInputStream()) {
                        byte[] buffer = new byte[1024];
                        int bytesRead;
                        
                        // 同步阻塞点 2：read() 阻塞，直到客户端发送数据
                        while ((bytesRead = is.read(buffer)) != -1) { 
                            String data = new String(buffer, 0, bytesRead);
                            System.out.println("收到数据：" + data);
                        }
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }).start();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}