Java - NIO

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NIO

　面向流的IO体系一次只能处理一个字节/字符，效率低，且在数据源中没有数据时会阻塞线程。Java-4提供的新API，Non-blocking IO（New IO，面向块的IO体系）为所有的原始类型提供Buffer缓存支持。采用内存映射文件的方式处理输入输出，将文件或文件的一段区域映射到内存中，模拟OS中虚拟内存的概念，提高IO速度。

区别：

• IO：阻塞式IO，面向流、基于字节/字符流；
• NIO：非阻塞式IO，面向块（缓冲区）、基于通道/缓冲区，选择器；

Sun官方标榜的特性：

• 为所有的原始类型提供缓存(Buffer)支持；
• Java.nio.charset：字符集编码解码解决方案；
• Channel：一个新的原始I/O抽象；
• 支持锁和内存映射文件的文件访问接口；
• 提供多路非阻塞式(non-bloking)的高伸缩性网络I/O；

思路：分而治之、专人入则专门的任务，多路复用IO，解决处理速度的差异，避免阻塞带来的多进/线程间的上下文切换。

工作原理：

• 由一个专门的线程来处理所有的IO事件并负责分发；
• 事件驱动机制：事件到达时触发而不是同步的去监视事件；
• 线程通讯：线程之间通过wait、notify等方式通讯，保证每次上下文切换都是有意义的、减少无谓的线程切换；

NIO的核心的API：Channel，Buffer，Selector

Channel 

　通道，对传统IO系统的模拟，传输数据，但是双向的、可读可写，支持异步I/O。Channel对象通过IO流对象的getChannel()方法获得。其map()方法将“一块数据”映射到内存中。

• FileChannel：读写文件；
• SocketChanel：通过TCP向网络连接的两端读写数据；
• ServerSocketChannel：能够监听客户端发起的TCP连接并为每个TCP连接创建一个新的SocketChannel用于数据读写；
• DatagramChannel：以UDP向网络连接的两端读写数据；

Buffer

　缓冲区，连续内存块、本质是数组，支持多种数据类型，数据读写中转站。顶层父类、抽象类，最常用的是ByteBuffer。一个buffer主要由position、limit、capacity三个变量控制读写过程：

• position：当前读取的单位数据位置/当前写入的单位数据数量；
• limit：最多能读多少单位数据，和之前写入的单位数据量一致/最多能写多少单位数据，和容量一致；
• capacity：buffer容量；

函数：

• clear()：清空buffer（position=0，limit=capacity）
• flip()：将写模式转换为读模式（重置position、limit参数），准备将buffer中的数据读出并写到channel中
• rewind()：position重置为0，用于重复读
• mark() + reset()：标记位置 + 复位到该位置
• compact()：将未读取的数据拷贝到buffer的头部位（清除已读数据）

步骤：

1. 将数据写入到Buffer
2. 调用flip()方法
3. 从Buffer中读取数据
4. 调用clear()方法或compact()方法

内存映射文件I/O

　一种读和写文件数据的方法，将文件中实际读取或写入的数据映射到内存中，速度更快。

　MappedByteBuffer类，继承于ByteBuffer类。

Selector

　选择器，支持NIO非阻塞式、基于Reactor模式的工作方式，实现非阻塞I/O的核心对象是Selector。允许单线程监听和处理多个Channel的事件。通过注册Channel事件到Selector，再调用方法select()获取到达的事件并对事件响应处理。

SelectionKey

　一个SelectionKey表示一个到达事件，包含事件的状态信息以及对应的通道的绑定。

参考：

• Java NIO：NIO概述； Java NIO原理分析；
• 一个故事讲清楚NIO；
• Java NIO：迟迟登场的NIO；
• Java NIO 系列教程；

Java - NIO

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原文地址：http://www.cnblogs.com/wjcx-sqh/p/6002308.html