Java的IO演進

在JDK1.4推出Java NIO之前，基于Java的所有Socket通信都采用了同步阻塞模式（BIO），這種——請求——應答的通信模型簡化了上層的應用開發，但是在性能和可靠性方面卻存在著巨大的瓶頸。因此，在很長一段時間里，大型的應用服務器都采用C或者C++語言開發，因為它們可以直接使用操作系統提供的異步I/O（AIO）能力。當并發訪問量增大，響應時間延遲增大之后，采用Java BIO并發的服務端軟件只有通過硬件的不斷擴容來滿足高并發和低延時，它極大地增加了企業的成本，并且隨著集群規模的不斷膨脹，系統的可維護性也面巨大的挑戰，只能通過采購性能更高的硬件服務器來解決問題，這會導致惡性循環。

正是由于Java傳統BIO的拙劣表現，才使得Java支持非阻塞I/O的呼的呼聲日漸高漲，最終，JDK1.4版本提供了新的NIO類庫（new input/output），Java終于也可以支持非阻塞I/O了。從JDK1.0到JDK1.3，Java的I/O類庫都非常原始，很多UNIX網絡編程中的概念或者接口在I/O類庫中都沒有體現，例如：Pipe，Channel，Buffer和Selector等。2002年發布JDK1.4時，NIO以JSR-51的身份正式隨JDK發布。NIO主要的類和接口如下：

• 進行異步I/O操作的緩沖區ByteBuffer等；

• 進行異步I/O操作的管道Pipe；

• 進行各種I/O操作（異步或者同步）的Channel，包括ServerSocketChannel和SocketChannel；

• 多種字符集的編碼能力和解碼能力；

• 實現非阻塞I/O操作的多路復用器Selector；

• 基于流行的Perl實現的正則表達式類庫；

• 文件通道FileChannel； 

新的NIO類庫的提供，極大地促進了基于Java的異步非阻塞編程的發展和應用，但是，它依然有不完善的地方，特別是對文件系統的處理能力仍顯不足，主要問題如下：

• 沒有統一的文件屬性（例如讀寫權限）

• API能力比較弱，例如目錄的級聯創建和遞歸遍歷，往往需要自己實現。

• 底層存儲系統的一些高級API無法使用。

• 所有的文件操作都是同步阻塞調用，不支持異步文件讀寫操作。

2011年7月28日，JDK1.7正式發布。它的一個比較大的亮點就是將原來的NIO類庫進行了升級，被稱為NIO2.0。NIO2.0由JSR-203演進而來，它主要提供了如下三個方面的改進。

• 提供能夠批量獲取文件屬性的API，這些API具有平臺無關性，不與特性的文件系統相耦合，另外它還提供了標準文件系統的SPI，供各個服務提供商擴展實現

• 提供AIO功能，支持基于文件的異步I/O操作和針對網絡套接字的異步操作

• 完成JSR-51定義的通道功能，包括對配置和多播數據報的支持等。