NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)、Buffer(缓冲区)、Selector。传统IO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel和Buffer（缓冲区）进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector（选择区）用于监听多个通道的事件（比如：连接打开、数据达到）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。
NIO和传统IO之间第一个最大的区别是：IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。
NIO的缓冲区
JavaIO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。NIO的缓冲导向方法不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否缓冲区包含所有需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。
NIO的非阻塞
IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read()或write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完成写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。NIO的非阻塞模式，使一个线程从某个通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。现成通常将非阻塞IO的空间时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道。
Channel
Channel和IO中的Stream(流)差不多一个等级的。只不过Stream是单向的，譬如：InputStream、OutStream，而Channel是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。
NIO中的Channel的主要实现有：
FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel
分别对应文件IO、UDP和TCP(Server和Client)
Buffer
顾名思义，缓冲区，实际上是一个容器，是一个连续数组。Channel提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由Buffer。
上面的图描述了从一个客户端向服务端发送数据，然后服务端接收数据的过程。客户端发送数据时，必须先将数据存入Buffer中，然后将Buffer中的内容写入通道。服务端这边接收数据必须通过Channel将数据读入到Buffer中，然后再从Buffer中取出数据来处理。
在NIO中，Buffer是一个顶级父类，它是一个抽象类，常用的Buffer的子类有：ByteBuffer、IntBuffer、CharBuffer、LongBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、ShortBuffer。
Selector
Selector类是NIO的核心类，Selector能够检测到多个注册的通道上是否有事件发生，如果有事件发生，便获取事件针对每个事件进行相应的响应处理。这样一来，只是用一个单线程就可以管理多个通道，也就是管理多个连接。这样使得只有在连接真正有读写事件发生时，才会调用函数来进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不会去维护多个线程，并且避免了多个线程之间的上下文切换导致的开销。