IO是 网络编程 中最核心的内容之一，也是 网络通信 传输数据最基础的方式。在web1.0时代，绝大多数网络信息都是以静态内容呈现，传统的同步阻塞BIO传输是完全能够满足需求，但随着web2.0时代的到来，网民人数暴增，原先静态式的内容不再能满足需求，而是更注重于交互体验，比如用户可以登录，拥有个人信息，可以与其他用户进行通信，这就是web2.0时代。
Web2.0网民人数暴增，所以传统的同步阻塞BIO显然不能满足于交互通信 ，所以有了NIO同步非阻塞的诞生，当然还在此基础上优化的异步非阻塞AIO。
什么是IO?
在 Java 中I/O是以流为基础进行数据的输入输出的，所有数据被串行化输入输出流（ 串行 化指的按照顺序），简单来说就是Java通过数据转换成 IO 流方式和外部设备进行交互，比如将一个文件从服务端发送给客户端。
BIO 和NIO
同步、异步和阻塞、非阻塞概念
- 同步 ：一个任务的完成之前不能做其他操作，必须一直等待；好比打电话，你和朋友正在通电话中，在此期间其他人拨号进来都会提示通话中，只能等待你和你朋友结束通话后别人才能拨进。
- 异步 ：一个任务的完成之前，可以进行其他操作，好比使用聊天软件，当你和A聊天时，也可以同时和聊天，不必等到和A聊天结束才能和B进行聊天。
- 阻塞 ：是相对于 CPU 来说的， 挂起当前 线程 ，不能做其他操作只能等待
- 非阻塞 ：无须挂起当前线程，可以去执行其他操作
在客户端和服务端进行通信时，主要有两个步骤：
1、建立连接。
2、发送数据。
BIO
同步阻塞的IO，服务器实现一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，没处理完之前此线程不能做其他操作。比如在单核单线程的服务器，同一时刻，只能处理一个客户端的请求，处理完客户端请求返回数据释放连接后，才能处理其他新的请求。
现在只有单核单线程的服务器很少，那我服务器建立一个 线程池 使用 多线程 去处理，是不是就可以承载更多的客户端连接了？
确实，假如服务端建立一个500的线程池，那就可以同时处理500个连接，在web1.0时代这个连接数几乎都能cover住，但在如今的web2.0时代，全球几十亿网民用户来说，这个连接数远远不能满足场景的需要，即使再怎么提高服务器的硬件性能，也无法满足成千上万个客户同时连接，随便10000个客户端连接都直接把服务器干崩了。
NIO
同步非阻塞的IO，全称non-blocking IO，JDK1.4之后开始支持NIO，其是由Channel（管道）、Buffer（缓冲区）、Selector（选择器）三大核心部分构成的，可以解决传统BIO很多不足的问题；其核心的思想是将连接线程和数据处理线程分开，连接线程专门负责处理所有客户端的连接，数据处理线程专门处理客户端的数据请求；
其中最典型的就是 多路复用 模型，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理数据返回；
三大核心部分关系如上图所示：
- 每个 Channel 对应一个 Buffer
- Selector 对应一个线程，一个线程可以对应多个 Channel
- 线程切换到那个 Channel 是由事件决定的
- Selector 会根据不同的事件，在各个通道上切换
Selector （选择器）
- Java 的 NIO 使用了非阻塞的 I/O 方式。可以用一个线程处理若干个客户端连接，就会使用到 Selector（选择器）。
- Selector 能够检测到多个注册通道上是否有事件发生(多个 Channel 以事件的形式注册到同一个 selector)，如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。
- 只有在连接真正有读写事件发生时，才会进行读写，减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用维护多个线程。
- 避免了多线程之间上下文切换导致的开销。
Channel（管道）
NIO 的通道类似于流，但有如下区别：
- 通道是双向的可以进行读写，而BIO的流是单向的只能读，或者写。
- 通道可以实现异步读写数据。
- 通道可以从缓冲区读取数据，也可以写入数据到缓冲区
Buffer（缓冲区）
缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块，可以理解为是一个容器对象（含数组），该对象提供了一组方法，可以更轻松地使用内存块，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。
Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或者都必须经过 Buffer。
BIO和NIO区别
- BIO是阻塞的，NIO是非阻塞的
- BIO是面向流的，只能单向读写，NIO是面向缓冲（Buffer）的, 可以进行双向读写
- 使用BIO进行Socket连接时，因只能单向处理，所以每个连接都需新建一条线程，容易使服务器压力大，当并发数达到一定程度，服务器容易崩溃；而使用NIO进行BIO多路复用，使用一个线程来监听所有 Socket 连接，使用本线程或者其他线程进行数据处理，可以使得服务器同一时间可以处理更多的连接请求。
BIO和NIO的应用场景
BIO适用于连接数目较小且固定的架构，对服务器资源的要求较高，但其较简单，在并发数不大时，NIO并不比BIO性能好，主要是得益于每条线程处理一个连接，避免了线程的上下文切换，因此在一些小型的系统表现更佳。
NIO适用于链接数目多且链接比较短（轻操做）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，但是因为使用了同步非阻塞处理，所以能够一条线程处理多个客户端连接，因此能够让服务器并发数量提升成千上百倍。这里不得不提到大名鼎鼎 Netty 框架了，它是Java中的NIO的经典框架，是基于NIO的API基础上进行了封装，让开发者使用它轻松能开发一个高性能的服务器， 大家有空可以去看一下它的源码实现 。
