基本概念：

 同步和异步（synchronous/asynchronous)：同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（blocking/non-blocking)：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。比如ServerSocket新连接建立完毕，或数据读取，写入操作完成；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多路复用：IO指的就是我们网络IO，多路指多个TCP连接（或多个Channel），复用指复用一个或少量线程。串起来就是很多个网络IO复用一个或少量的线程来处理这些连接。

二、IO和NIO的区别

NIO可以使用一个或几个线程管理多个通道（网络连接或文件），但付出的代价是解析数据可能会比从一个阻塞流中读取数据更复杂。

如果需要管理同时打开的成千上万个连接，这些连接每次只是发送少量的数据，例如聊天服务器，实现NIO的服务器是一个优势。同时，如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上。如P2P网络中，使用一个单独的线程来管理你的所有出站连接。

Java IO方式由很多种，基于不同的IO抽象模型和交互方式，可以进行简单区分。

首先，传统的Java.IO包，它基于流模型实现，提供了我们最熟知的一些IO功能，比如File抽象、输入输出流等。

交互方式是同步、阻塞的方式。也就是说，在读取输入流或者写入输出流时，在读、写动作完成之前，线程会一直阻塞在那里，它们之间的调用是可靠的线性顺序。

Java.io包的好处是代码比较简单、直观，缺点是IO效率和扩展性存在局限性，容易成为应用性能的瓶颈。很多时候，人们也把Java.net下面提供的部分API，比如Socket、ServerSocket、HttpURLConnection也归类到同步阻塞IO类库，因为网络通信同样也是IO行为。

第二,在Java 1.4中引入了NIO框架（Java.nio包），通过Channel、Selector、Buffer等新的抽象，可以构建多路复用、同步非阻塞IO程序，同时提供了更接近操作系统底层的高性能数据操作方式。

第三、在Java 7中，NIO有了进一步的改进，也就是NIO 2，引入了异步非阻塞IO方式，也有很多人叫它AIO（Asynchronous IO)。异步IO操作基于事件和回调机制，可以简单理解为，应用操作直接返回，而不会阻塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应线程进行后续工作。

总结

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，增加了字符编码解码等功能，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码，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，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，但在使用中千万别忘了flush。

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，打开了FileInputStream，他就会获取相应的文件描述符，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。

类型和结构关系图

JavaNIO

NIO的主要组成部分：

Buffer，高效的数据容器，处理布尔类型，所有原始数据类型都有相应的Buffer实现；

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，例如，DMA(Direct Memory Access)等。不同层次的抽象是相互关联的，可以通过Socket获取Channel，反之亦然。

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的组成部分

NIO下的客户端与服务器交互图

参考文档：https://segmentfault.com/a/1190000012316621

https://gitbook.cn/books/5b1792ad26a49a55324e782c/index.html