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Java NIO(New IO)是一个可以替代标准Java IO API的IO API（从Java 1.4开始)，Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式。
了解NIO前先熟悉几个概念
1)阻塞(Block)和非阻塞(Non-Block):
阻塞和非阻塞是进程在访问数据的时候，数据是否准备就绪的一种处理方式。
阻塞：需要等待缓冲区中的数据准备好过后才处理其他的事情，否则一直等待在那里。
非阻塞:当进程访问数据缓冲区的时候，如果数据没有准备好则直接返回，不会等待。如果数据已经准备好，也直接返回。
2）同步(Synchronization)和异步(Asynchronous)的方式:
同步和异步都是基于应用程序和操作系统处理IO 事件所采用的方式。
异步：所有的IO 读写交给操作系统去处理，应用程序只需要等待通知。
同步: 处理IO 事件的时候，必须阻塞在某个方法上面等待我们的IO 事件完成。
所以对于对于标准的IO属于同步阻塞方式，NIO属于同步非阻塞模式，AIO属于异步非阻塞模式。
在java NIO由几个核心部门组成：缓存Buffers；通道Channels；选择器Selectors。
一、缓存Buffers
缓冲区实际上是一个容器对象，更直接的说，其实就是一个数组，在NIO 库中，所有数据都是用缓冲区处理的。
使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：
1）写入数据到Buffer： 直接将数据写入buffer
2）调用flip()方法：通过flip()将buffer从写模式切换到读模式
3）从Buffer中读取数据：
4）调用clear()方法或者compact()方法：
读完了所有的数据，就需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区：调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。
在NIO 中，所有的缓冲区类型都继承于抽象类Buffer，最常用的就是ByteBuffer，对于Java中的基本类型，基本都有一个具体Buffer 类型与之相对应，它们之间的继承关系如下图所示：
在缓冲区中，最重要的属性有下面三个，它们一起合作完成对缓冲区内部状态的变化跟踪：
position：指定了下一个将要被写入或者读取的元素索引，它的值由get()/put()方法自动更新，在新创建一个Buffer 对象时，position 被初始化为0。
limit：指定还有多少数据需要取出(在从缓冲区写入通道时)，或者还有多少空间可以放入数据(在从通道读入缓冲区时)。
capacity：指定了可以存储在缓冲区中的最大数据容量，实际上，它指定了底层数组的大小，或者至少是指定了准许我们使用的底层数组的容量。
二、通道Channels
通道是一个对象，通过它可以读取和写入数据，但所有数据的读写都先通过Buffer对象来处理再到通道中。
Java NIO中几个最重要的通道的实现
FileChannel：从文件中读写数据
DatagramChannel：能通过UDP读写网络中的数据
SocketChannel：能通过TCP读写网络中的数据
ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel
他们之间的继承关系如下：
1）通过通道读取过程：
- 从FileInputStream 获取Channel
- 创建Buffer
- 将数据从Channel 读取到Buffer中
public class FileInputProgram { static public void main( String args[] ) throws Exception { FileInputStream fin = new FileInputStream("c:\\test.txt"); // 获取通道 FileChannel fc = fin.getChannel(); // 创建缓冲区 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 读取数据到缓冲区 fc.read(buffer); buffer.flip(); while (buffer.remaining()>0) { byte b = buffer.get(); System.out.print(((char)b)); } fin.close(); }
2）使用NIO 写入数据
可以分为下面三个步骤：
- 从FileInputStream 获取Channel
- 创建缓存Buffer
- 将数据从Channel写入到Buffer中
public class FileOutputProgram { static private final byte message [] = { 83, 111, 109, 101, 32, 98, 121, 116, 101, 115, 46 }; static public void main(String args[]) throws Exception { FileOutputStream fout = new FileOutputStream("e:\\test.txt"); //新建渠道 FileChannel fc = fout.getChannel(); //新建buffer ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); for (int i = 0; i < message.length; ++ i) { buffer.put(message[i]); } buffer.flip(); //写入渠道 fc.write(buffer); fout.close(); } }
三、selector选择器
Selector（选择器）是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道，并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接。
使用NIO 中非阻塞I/O 编写服务器处理程序，大体上可以分为下面三个步骤：
1）向Selector 对象注册感兴趣的事件
2）从Selector 中获取感兴趣的事件
3）根据不同的事件进行相应的处理
注册事件：
如果想要同时注册几个事件时，可以通过“位或”操作符将常量连接起来，比如：SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE
/* * 向selector注册事件 * 注册的事件包含四种： * SelectionKey.OP_CONNECT * SelectionKey.OP_ACCEPT * SelectionKey.OP_READ * SelectionKey.OP_WRITE * */ private Selector getSelector() throws IOException { // 创建Selector 对象 Selector sel = Selector.open(); // 创建可选择通道，并配置为非阻塞模式 ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open(); server.configureBlocking(false); // 绑定通道到指定端口 ServerSocket socket = server.socket(); InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(port); socket.bind(address); // 向Selector 中注册感兴趣的事件 server.register(sel, SelectionKey.OP_ACCEPT); return sel; }
获取感兴趣的事件：
/* * 开始监听 * */ public void listen() { System.out.println("listen on " + port); try { while(true) { // 该调用会阻塞，直到至少有一个事件发生 selector.select(); Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator(); while (iter.hasNext()) { SelectionKey key = (SelectionKey) iter.next(); iter.remove(); //最终处理事件 process(key); } } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } }
对事件进行处理，可以针对不同的事件进行不同的处理流程：
/* * 根据不同的事件做处理 * */ private void process(SelectionKey key) throws IOException{ // 接收请求 if (key.isAcceptable()) { ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel(); SocketChannel channel = server.accept(); channel.configureBlocking(false); channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); } // 读信息 else if (key.isReadable()) { SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); int len = channel.read(buffer); if (len > 0) { buffer.flip(); name = new String(buffer.array(),0,len); SelectionKey sKey = channel.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE); sKey.attach(name); } else { channel.close(); } buffer.clear(); } // 写事件 else if (key.isWritable()) { SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); String name = (String) key.attachment(); ByteBuffer block = ByteBuffer.wrap(("Hello " + name).getBytes()); if(block != null){ channel.write(block); } else{ channel.close(); } } }
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原文地址：https://www.cnblogs.com/kma-3/p/9625443.html
