NIO简单理解

NIO：新IO，同步的非阻塞IO。

1.Java NIO 由以下几个核心部分组成：Channels(通道)、Buffers(缓冲区)、Selectors(选择器)

Channels(通道)

1.所有的 IO 在NIO 中都从一个Channel 开始。

Channel用来读取和写入数据，类似于之前的输入流/输出流。

Channel通道是双向的，通过一个Channel既可以进行读，也可以进行写；而Stream只能进行单向操作，通过一个Stream只能进行读

一般不会直接操作通道，内容都是先读到或者写入到Buffers，再通过Buffers完成读写。

Buffer(缓冲区)

1.Buffer可以分为ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer

2.Buffer中有几个状态变量：

• position: Buffer读取或写入的下一个操作指针，当向Buffer写入数据时此指针会改变，放在写入的最后一个元素之后。比如Buffer中写入了4个位置的数据，则position会指向第五个位置。
• limit: 在写模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。写模式下，limit等于Buffer的capacity。
          当读模式时， limit表示你最多能读到多少数据。
• capacity: 表示Buffer的最大容量，limit<=capacity。此值在分配Buffer时被设置，一般不会更改。

3.Buffer中的常用方法：

ByteBuffer.allocate(数量) ： 开辟缓存区，初始化大小

flip()  :此方法将position设置为0，limit放到position位置。用于重设缓存区，以便接下来的输入输出。

get() :取出当前position的内容

put(): 在buffer里面写入内容

示例如下：

使用FileChannel配合Buffer读取文件，如下所示：

public class FileChannelRead {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream(new File("E:\\test2.txt"));
        FileChannel fileChannel=fileInputStream.getChannel();
        //初始化缓冲区大小
        ByteBuffer byteBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);
        //将文件通道里面的字节读到缓冲区中
        fileChannel.read(byteBuffer);
        //此方法将position置为0，limit放到position位置
        byteBuffer.flip();
        // position<limit时返回true，用于判断是否还有数据。
        while (byteBuffer.hasRemaining()) {
            //读取缓冲区Buffer里面的内容
            System.out.print((char)byteBuffer.get());
        }
        fileChannel.close();
    }
}

使用FileChannel配合Buffer写入文件，如下所示：

public class FileChannelWrite {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileOutputStream fileOutputStream=new FileOutputStream(new File("E:\\test2.txt"),true);
        //获取输出的fileChannel(文件通道)
        FileChannel fileChannel= fileOutputStream.getChannel();
        //开辟缓冲
        ByteBuffer byteBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);
        String name="lin";
        //向缓冲区写入数据
         byteBuffer.put(name.getBytes());
         //重设缓冲区，准备输出
         byteBuffer.flip();
         //写入内容
         fileChannel.write(byteBuffer);
         fileChannel.close();
         fileOutputStream.close();
         System.out.println("写入成功");
    }
}

Selector(选择器)

1.Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接（通道），但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便。

仅用单个线程来处理多个Channels的好处是，只需要更少的线程来处理通道。事实上，可以只用一个线程处理所有的通道。对于操作系统来说，线程之间上下文切换的开销很大，而且每个线程都要占用系统的一些资源（如内存）。

使用Selector配合ServerSocketChannel，进行网络操作，示例如下：

/**
 * 创建一个非阻塞的服务器，向客户端返回当前的系统时间
 */
public class SelectorDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
         int ports[]= {  8000,8001,8002,8003,8004 } ;
         Selector selector=Selector.open();
         for(int port : ports)  {
             //打开服务器套接字通道
             ServerSocketChannel serverSocketChannel=ServerSocketChannel.open();
             //服务器配置设置为非阻塞
             serverSocketChannel.configureBlocking(false);
             ServerSocket serverSocket=serverSocketChannel.socket();
             InetSocketAddress inetSocketAddress=new InetSocketAddress(port);
             serverSocket.bind(inetSocketAddress);
             //注册选择器，相当于使用accept()方法接收
             serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT );
             System.out.println("服务器运行,在"+port+"端口监听");
         }

         int keysAdd;
         //选择一组键，相当的通道已为IO准备就绪
         while ( (keysAdd=selector.select())>0 )  {
             //取出全部生成的key
             Set<SelectionKey> selectionKeySet=selector.selectedKeys() ;
             Iterator<SelectionKey> iterator=selectionKeySet.iterator();
             //迭代全部的SelectionKey
             while (iterator.hasNext())  {
                 SelectionKey key=(SelectionKey) iterator.next();
                 //判断客户端是否已经连接上
                 if(key.isAcceptable())  {
                     //通过key获取channel
                     ServerSocketChannel serverSocketChannel=(ServerSocketChannel) key.channel();
                     SocketChannel socketChannel=serverSocketChannel.accept();
                     serverSocketChannel.configureBlocking(false);
                     ByteBuffer byteBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);
                     byteBuffer.put(( "当前时间为"+new Date() ).getBytes());
                     byteBuffer.flip();
                     socketChannel.write(byteBuffer);
                     socketChannel.close();
                 }
             }
             selectionKeySet.clear();
         }
    }
}

IO和NIO的区别：

• IO是多线程的，阻塞的。NIO，是同步的非阻塞IO。
• IO面向Stream(流)，而NIO面向Buffer(缓冲区)
• IO是多个线程的，不存在Selector。而Java NIO的Selector(选择器)允许一个单独的线程来监视多个Channel(输入通道)

代码示例见GitHub：

https://github.com/firefoxer1992/JavaDemo/tree/master/src/main/java/com/nio

参考资料：http://ifeve.com/java-nio-all/