同步异步与IO深入解析-优快云博客

同步或异步：步是一种可靠的有序运行机制，当我们进行同步操作时，后续的任务是等待当前调用返回，才会进行下一步；而异步则相反，其他任务不需要等待当前调用返回，通常依靠事件、回调等机制来实现任务间次序关系。

阻塞与非阻塞：在进行阻塞操作时，当前线程会处于阻塞状态，无法从事其他任务，只有当条件就绪才能继续。而非阻塞则是不管 IO 操作是否结束，直接返回，相应操作在后台继续处理。

IO 不仅仅是对文件的操作，网络编程中，比如 Socket 通信，都是典型的 IO 操作目标。

输入流、输出流（InputStream/OutputStream）是用于读取或写入字节的，例如操作图片文件。

而 Reader/Writer 则是用于操作字符，增加了字符编解码等功能，适用于类似从文件中读取或者写入文本信息。本质上计算机操作的都是字节，不管是网络通信还是文件读取，Reader/Writer 相当于构建了应用逻辑和原始数据之间的桥梁。

BufferedOutputStream 等带缓冲区的实现，可以避免频繁的磁盘读写，进而提高 IO 处理效率。这种设计利用了缓冲区，将批量数据进行一次操作。

很多 IO 工具类都实现了 Closeable 接口，因为需要进行资源的释放。比如，打开 FileInputStream，它就会获取相应的文件描述符（FileDescriptor），需要利用 try-with-resources、 try-finally 等机制保证 FileInputStream 被明确关闭，进而相应文件描述符也会失效，否则将导致资源无法被释放。

FileOutputStream实现文件拷贝

    public static void copyFileByStream(File source, File dest) throws IOException {
        InputStream is = new FileInputStream(source);
        OutputStream os = new FileOutputStream(dest);
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int length;
        while ((length = is.read(buffer)) > 0) {
            os.write(buffer, 0, length);
        }
    }

NIO

Buffer，高效的数据容器，除了布尔类型，所有原始数据类型都有相应的 Buffer 实现。

capacity，它反映这个 Buffer 到底有多大，也就是数组的长度。

position，要操作的数据起始位置。

limit，相当于操作的限额。在读取或者写入时，limit 的意义很明显是不一样的。比如，读取操作时，很可能将 limit 设置到所容纳数据的上限；而在写入时，则会设置容量或容量以下的可写限度。

mark，记录上一次 postion 的位置，默认是 0，算是一个便利性的考虑，往往不是必须的。

Channel，类似在 Linux 之类操作系统上看到的文件描述符，是 NIO 中被用来支持批量式 IO 操作的一种抽象。File 或者 Socket，通常被认为是比较高层次的抽象，而 Channel 则是更加操作系统底层的一种抽象，这也使得 NIO 得以充分利用现代操作系统底层机制，获得特定场景的性能优化。

Selector，是 NIO 实现多路复用的基础，它提供了一种高效的机制，可以检测到注册在 Selector 上的多个 Channel 中，是否有 Channel 处于就绪状态，进而实现了单线程对多 Channel 的高效管理。

NIO实现文件拷贝

    public static void copyFileByChannel(File source, File dest) throws IOException {
        FileChannel sourceChannel = new FileInputStream(source).getChannel();
        FileChannel targetChannel = new FileOutputStream(dest).getChannel();
        for (long count = sourceChannel.size(); count > 0; ) {
            long transferred = sourceChannel.transferTo(sourceChannel.position(), count, targetChannel);
            sourceChannel.position(sourceChannel.position() + transferred);
            count -= transferred;
        }
    }

使用 NIO 的最大作用不是减少读取文件的耗时，而是最大化提升应用整体的 CPU 利用率。

对于 Copy 的效率，这个其实与操作系统和配置等情况相关，总体上来说，NIO transferTo/From 的方式可能更快，因为它更能利用现代操作系统底层机制，避免不必要拷贝和上下文切换。