BIO

从 JDK 1.1 到 JDK 1.3 Java I/O类库都非常原始，很多 UNIX 网络编程中的概念或者接口在I/O类库中都没有体现，例如：Pipe、Channel、Buffer和Selector等。

NIO

2002年发布 JDK 1.4，提供了非阻塞开发的类库和API，主要的类和接口有：

进行 I/O 操作的缓冲区 ByteBuffer 等。
进行 I/O 操作的管道 Pipe 等。
进行各种 I/O 操作（阻塞或非阻塞）的 Channel，包括 ServerSocketChannel 和 SocketChannel。
多种字符集的编码和解码能力。
实现非阻塞 I/O 的多路复用器 Selector。
基于流行的 Perl 实现的正则表达式类库。
文件通道 FileChannel（不支持非阻塞模式），但是有内存映射（Memory Mapping）的特性。

NIO和传统的IO有相同的目的，都是用于进行输入/输出，但 NIO 采用内存映射文件的方式来处理输入/输出，NIO 将文件或文件的一段区域映射到内存中，这样就可以像访问内存一样来访问文件了。

NIO仍有不足，特别是对文件系统的处理能力：

没有统一的文件属性（例如读写权限）。
API 能力较弱，例如目录的级联创建和递归遍历需要自己实现。
底层存储系统的一些高级 API 无法使用。
所有的文件操作都是同步阻塞调用，不支持异步文件读写操作。

NIO 2.0

2011年发布 JDK 1.7，对原来的 NIO 类库进行了升级，被称为 NIO 2.0。

主要有以下改进：

提供能够批量获取文件属性的 API，这些 API 具有平台无关性。另外还提供了标准文件系统的 SPI，供各个服务提供商扩展实现。
提供 AIO 功能，支持基于文件的异步 I/O 操作和针对网络套接字的异步操作。
完成了通道功能，包括对配置和多播数据报的支持等。

凡是需要由应用程序将数据读写到应用程序内存中的 I/O，都是同步I/O；比如上面的 BIO 与 NIO。相对的，凡是由操作系统来完成读写的，就是异步I/O。

举例而言，在 NIO 中，当应用程序检测到某个Channel有可读数据时，必须显示发起一个read请求。而在异步I/O中，应用程序仅仅需要告诉操作系统，我需要什么数据，并提供给OS一个Buffer和一个回调。OS会自己检测Channel的可读性，但其发起其可读，会自动将数据复制到Buffer中，并通知应用程序任务完成。