IO 与 NIO 性能对比

传统 IO（BIO）和 NIO 在设计模型和性能特点上有本质差异。

线程模型对比

传统 IO（阻塞）

连接1 → 线程1（阻塞等待）
连接2 → 线程2（阻塞等待）
连接3 → 线程3（阻塞等待）
...

1000 连接 = 1000 线程
线程开销大，资源浪费

NIO（非阻塞）

连接1 ─┐
连接2 ─┼→ Selector → 单线程（轮询处理）
连接3 ─┤
...

1000 连接 = 1 个线程 + Selector
线程开销小，高效管理

核心差异

文件操作性能

传统 IO 文件复制

try (FileInputStream fis = new FileInputStream("src.txt");
     FileOutputStream fos = new FileOutputStream("dst.txt")) {
    byte[] buffer = new byte[8192];
    int len;
    while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
        fos.write(buffer, 0, len);
    }
}
// 数据复制：磁盘 → 内核 → JVM → 内核 → 磁盘（4次）

NIO 零拷贝复制

try (FileChannel src = new FileInputStream("src.txt").getChannel();
     FileChannel dst = new FileOutputStream("dst.txt").getChannel()) {
    dst.transferFrom(src, 0, src.size());
}
// 数据复制：磁盘 → 内核 → 磁盘（2次），减少 CPU 参与

零拷贝：减少数据在 JVM 和内核间的复制，大文件传输性能提升数倍。

网络性能对比

传统 IO 服务端

ServerSocket server = new ServerSocket(8080);
while (true) {
    Socket client = server.accept();  // 阻塞
    new Thread(() -> {
        try {
            InputStream in = client.getInputStream();
            // 每个连接一个线程
        } finally {
            client.close();
        }
    }).start();
}

问题：

• 连接数 = 线程数，资源消耗大
• 线程创建销毁开销
• 线程切换开销
• 高并发下性能急剧下降

NIO 服务端

Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
server.configureBlocking(false);
server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

while (true) {
    selector.select();
    for (SelectionKey key : selector.selectedKeys()) {
        // 单线程处理多连接
    }
}

优势：

• 单线程管理多连接
• 无线程创建开销
• 高并发下性能稳定

性能测试参考

适用场景

要点总结

• 传统 IO 阻塞模式，一连接一线程，低并发可用
• NIO 非阻塞模式，单线程多连接，高并发必须
• NIO 零拷贝（transferFrom）大文件性能显著提升
• 传统 IO API 简单，适合简单文件和低并发场景
• NIO 复杂但强大，适合高并发和大文件场景
• 实际开发：简单场景用 IO，高并发/大文件用 NIO