1.2 Java的I/O演進

在JDK 1.4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），這種一請求一應(yīng)答的通信模型簡化了上層的應(yīng)用開發(fā)，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(yīng)用服務(wù)器都采用C或者C++語言開發(fā)，因為它們可以直接使用操作系統(tǒng)提供的異步I/O或者AIO能力。當并發(fā)訪問量增大、響應(yīng)時間延遲增大之后，采用Java BIO開發(fā)的服務(wù)端軟件只有通過硬件的不斷擴容來滿足高并發(fā)和低時延，它極大地增加了企業(yè)的成本，并且隨著集群規(guī)模的不斷膨脹，系統(tǒng)的可維護性也面臨巨大的挑戰(zhàn)，只能通過采購性能更高的硬件服務(wù)器來解決問題，這會導(dǎo)致惡性循環(huán)。

正是由于Java傳統(tǒng)BIO的拙劣表現(xiàn)，才使得Java支持非阻塞I/O的呼聲日漸高漲，最終，JDK1.4版本提供了新的NIO類庫，Java終于也可以支持非阻塞I/O了。

Java的I/O發(fā)展簡史

從JDK1.0到JDK1.3，Java的I/O類庫都非常原始，很多UNIX網(wǎng)絡(luò)編程中的概念或者接口在I/O類庫中都沒有體現(xiàn)，例如Pipe、Channel、Buffer和Selector等。2002年發(fā)布JDK1.4時，NIO以JSR-51的身份正式隨JDK發(fā)布。它新增了個java.nio包，提供了很多進行異步I/O開發(fā)的API和類庫，主要的類和接口如下。

◎ 進行異步I/O操作的緩沖區(qū)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(xiàn)非阻塞I/O操作的多路復(fù)用器selector；

◎ 基于流行的Perl實現(xiàn)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(fā)展和應(yīng)用，但是，它依然有不完善的地方，特別是對文件系統(tǒng)的處理能力仍顯不足，主要問題如下。

◎ 沒有統(tǒng)一的文件屬性（例如讀寫權(quán)限）；

◎ API能力比較弱，例如目錄的級聯(lián)創(chuàng)建和遞歸遍歷，往往需要自己實現(xiàn)；

◎ 底層存儲系統(tǒng)的一些高級API無法使用；

◎ 所有的文件操作都是同步阻塞調(diào)用，不支持異步文件讀寫操作。

2011年7月28日，JDK1.7正式發(fā)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(guān)性，不與特性的文件系統(tǒng)相耦合，另外它還提供了標準文件系統(tǒng)的SPI，供各個服務(wù)提供商擴展實現(xiàn)；

◎ 提供AIO功能，支持基于文件的異步I/O操作和針對網(wǎng)絡(luò)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(shù)據(jù)報的支持等。