NIO比IO强在哪
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# NIO比IO强在哪
传统 IO 基于字节流或字符流(如 FileInputStream、BufferedReader
等)进行文件读写,以及使用 Socket
和 ServerSocket
进行网络传输。
NIO 使用通道(Channel
)和缓冲区(Buffer
)进行文件操作,以及使用 SocketChannel
和 ServerSocketChannel
进行网络传输。
传统 IO 采用阻塞式模型,对于每个连接,都需要创建一个独立的线程来处理读写操作。当一个线程在等待 I/O 操作时,无法执行其他任务。这会导致大量线程的创建和销毁,以及上下文切换,降低了系统性能。
NIO 使用非阻塞模型,允许线程在等待 I/O 时执行其他任务。这种模式通过使用选择器(Selector
)来监控多个通道(Channel
)上的 I/O 事件,实现了更高的性能和可伸缩性。
# 01、NIO 和传统 IO 在操作文件时的差异
JDK 1.4 中,java.nio.*
包引入新的 Java I/O 库,其目的是提高速度。实际上,“旧”的 I/O 包已经使用 NIO重新实现过
,即使我们不显式的使用 NIO 编程,也能从中受益。
nio 翻译成 no-blocking io
或者 new
io 都无所谓啦,都说得通~
在《Java 编程思想》读到“即使我们不显式的使用 NIO 编程,也能从中受益”的时候,我是挺在意的,所以:我们测试一下使用 NIO 复制文件和传统 IO 复制文件 的性能:
public class SimpleFileTransferTest {
// 使用传统的 I/O 方法传输文件
private long transferFile(File source, File des) throws IOException {
long startTime = System.currentTimeMillis();
if (!des.exists())
des.createNewFile();
// 创建输入输出流
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(source));
BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(des));
// 使用数组传输数据
byte[] bytes = new byte[1024 * 1024];
int len;
while ((len = bis.read(bytes)) != -1) {
bos.write(bytes, 0, len);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
return endTime - startTime;
}
// 使用 NIO 方法传输文件
private long transferFileWithNIO(File source, File des) throws IOException {
long startTime = System.currentTimeMillis();
if (!des.exists())
des.createNewFile();
// 创建随机存取文件对象
RandomAccessFile read = new RandomAccessFile(source, "rw");
RandomAccessFile write = new RandomAccessFile(des, "rw");
// 获取文件通道
FileChannel readChannel = read.getChannel();
FileChannel writeChannel = write.getChannel();
// 创建并使用 ByteBuffer 传输数据
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024 * 1024);
while (readChannel.read(byteBuffer) > 0) {
byteBuffer.flip();
writeChannel.write(byteBuffer);
byteBuffer.clear();
}
// 关闭文件通道
writeChannel.close();
readChannel.close();
long endTime = System.currentTimeMillis();
return endTime - startTime;
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
SimpleFileTransferTest simpleFileTransferTest = new SimpleFileTransferTest();
File sourse = new File("[电影天堂www.dygod.cn]猜火车-cd1.rmvb");
File des = new File("io.avi");
File nio = new File("nio.avi");
// 比较传统的 I/O 和 NIO 传输文件的时间
long time = simpleFileTransferTest.transferFile(sourse, des);
System.out.println(time + ":普通字节流时间");
long timeNio = simpleFileTransferTest.transferFileWithNIO(sourse, nio);
System.out.println(timeNio + ":NIO时间");
}
}
对于较小的文件,NIO 和普通 IO 之间的性能差异可能不会非常明显,因为文件本身较小,复制过程较快。 对于较大的文件,使用 NIO 的性能可能会明显优于普通 IO。因为 NIO 使用了更高效的缓冲区和通道机制,可以在内存中进行更快的数据传输。
文件越大的情况下,竟然普通字节流(传统 IO)的速度更快,那还要 NIO 做什么呢?况且 NIO 的学习成本也比传统 IO 要高一些。
那这意味着我们可以不使用/学习 NIO 了吗?
答案是否定的,IO 操作往往在两个场景下会用到:
- 文件 IO
- 网络 IO
而 NIO 的魅力主要体现在网络中!
NIO(New I/O)的设计目标是解决传统 I/O(BIO,Blocking I/O)
在处理大量并发连接时的性能瓶颈。传统 I/O 在网络通信中主要使用阻塞式 I/O,为每个连接分配一个线程。当连接数量增加时,系统性能将受到严重影响,线程资源成为关键瓶颈。而 NIO 提供了非阻塞 I/O 和 I/O 多路复用,可以在单个线程中处理多个并发连接,从而在网络传输中显著提高性能。
以下是 NIO 在网络传输中优于传统 I/O 的原因:
①、NIO 支持非阻塞 I/O,这意味着在执行 I/O 操作时,线程不会被阻塞。这使得在网络传输中可以有效地管理大量并发连接(数千甚至数百万
)。而在操作文件时,这个优势没有那么明显,因为文件读写通常不涉及大量并发操作。
②、NIO 支持 I/O 多路复用,这意味着一个线程可以同时监视多个通道(如套接字),并在 I/O 事件(如可读、可写)准备好时处理它们。这大大提高了网络传输中的性能,因为单个线程可以高效地管理多个并发连接。操作文件时这个优势也无法提现出来。
③、NIO 提供了 ByteBuffer
类,可以高效地管理缓冲区。这在网络传输中很重要,因为数据通常是以字节流的形式传输。操作文件的时候,虽然也有缓冲区,但优势仍然不够明显。
# 02、NIO 和传统 IO 在网络传输中的差异
- 传统 I/O 采用阻塞式模型,线程在 I/O 操作期间无法执行其他任务。NIO 使用非阻塞模型,允许线程在等待 I/O 时执行其他任务,通过选择器(
Selector
)监控多个通道(Channel
)上的 I/O 事件,提高性能和可伸缩性。 - 传统 I/O 使用基于字节流或字符流的类(如
FileInputStream
、BufferedReader
等)进行文件读写。NIO 使用通道(Channel
)和缓冲区(Buffer
)进行文件操作,NIO 在性能上的优势并不大。 - 传统 I/O 使用
Socket
和ServerSocket
进行网络传输,存在阻塞问题。NIO 提供了SocketChannel
和ServerSocketChannel
,支持非阻塞网络传输,提高了并发处理能力。