JavaIO与NIO

Java I/O 分经典 IO（java.io，阻塞流式）和 NIO（java.nio，非阻塞通道式）两代，核心差异是"阻塞 vs 非阻塞"和"流 vs 通道"。经典 IO 每个连接一个线程，连接多时线程爆炸；NIO 用选择器（Selector）单线程管理海量连接，是 Netty 等高性能网络框架的底层。选型口诀：简单文件读写用经典 IO，高并发网络编程用 NIO。

经典 IO 流体系

java.io 的核心是 InputStream/OutputStream（字节流）和 Reader/Writer（字符流）两对抽象，组合装饰器模式扩展功能：

场景	选择
读二进制文件	`FileInputStream` + `BufferedInputStream`
读文本文件	`BufferedReader` + `FileReader`（指定编码）
写文本文件	`BufferedWriter` + `FileWriter`（指定编码）
对象持久化	`ObjectOutputStream`/`ObjectInputStream`（需实现 Serializable，见下方序列化章节）

// 逐行读文本（try-with-resources 自动关闭）
try (BufferedReader reader =
        new BufferedReader(new InputStreamReader(
            new FileInputStream("a.txt"), StandardCharsets.UTF_8))) {
    String line;
    while ((line = reader.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }
}

编码陷阱

字符流默认平台编码。中文环境必须显式指定 UTF-8，否则跨平台部署时出现乱码。Java 18+ 已默认 UTF-8，旧版本需留意。

对象序列化

Java 序列化把对象转成字节流，用于持久化和网络传输，核心是实现 Serializable 接口：

public class User implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 1L;   // 版本号，必须显式声明
    private String name;
    private transient int password;  // transient 字段不序列化
}

问题	解决
类结构变化后反序列化失败	保持 `serialVersionUID` 一致
敏感字段泄露	使用 `transient`
单例被序列化破坏	添加 `readResolve()`

现代实践

JSON 序列化（Jackson/Gson）已取代大部分 Java 原生序列化场景——更安全（无反序列化漏洞）、跨语言、性能更好。原生序列化主要用于分布式 RPC 的二进制协议（如 Dubbo 的 Hessian）。

BIO 阻塞模型

BIO（Blocking IO）是经典 IO 的同步阻塞模型：线程发起读/写后一直阻塞，直到数据就绪。每个连接需要专属线程：

优点：模型简单、易实现
缺点：一连接一线程，线程开销大；大量空闲连接时线程全在阻塞空等

NIO 非阻塞模型

NIO 的三个核心组件：Channel（通道，双向）、Buffer（缓冲区）、Selector（选择器，多路复用）。非阻塞 + 多路复用的组合，让一个线程管理成千上万个连接：

特性	BIO	NIO
阻塞方式	阻塞	非阻塞
数据单位	流（Stream）	缓冲区（Buffer）
方向	单向	通道双向
连接管理	一连接一线程	一选择器多连接
适用	连接少、数据量大	连接多、数据量小

// NIO 核心使用模式：注册感兴趣的事件，select 返回就绪集合
Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
server.configureBlocking(false);                    // 必须非阻塞
server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  // 注册接受连接事件

while (true) {
    selector.select();                              // 阻塞直到有事件
    for (SelectionKey key : selector.selectedKeys()) {
        if (key.isAcceptable()) { /* 接受新连接 */ }
        if (key.isReadable()) { /* 读取数据到 Buffer */ }
    }
}

什么时候用 NIO

NIO 编程模型复杂（buffer 管理、半包粘包处理），直接手写易出错——Netty 就是对 NIO 的封装，生产环境优先用 Netty。连接数少（几十个内）用 BIO 更简单，连接数上千再上 NIO/Netty。

IO 与 Java异常处理的 try-with-resources（自动关闭流）、Java字节码的执行模型、Java线程池的高并发线程管理密切相关。