一.NIO中的幾個基礎概念

在NIO中有幾個比較關鍵的概念：Channel（通道），Buffer（緩沖區），Selector（選擇器）。

1. Channel通道就是通向什麽的道路，為某個提供了渠道。在傳統IO中，我們要讀取一個文件中的內容，通常是像下面這樣讀取的：

public class ChannelTest {
 public static void main(String[] args) throws IOException {
    File file = new File("data.txt");
    InputStream inputStream = new FileInputStream(file);
    
 
byte[] bytes = new byte[1024];
    inputStream.read(bytes);
    inputStream.close();
 } 
}

這裏的InputStream實際上就是為讀取文件提供一個通道的。

NIO 中的Channel同傳統IO中的Stream對比：

1）傳統IO中，Stream是單向的，比如InputStream只能進行讀取操作，OutputStream只能進行寫操作。

2）Channel是雙向的，既可用來進行讀操作，又可用來進行寫操作。

2. Buffer（緩沖區），是NIO中非常重要的一個東西，在NIO中所有數據的讀和寫都離不開Buffer。比如上面的一段代碼中，讀取的數據時放在byte數組當中，而在NIO中，讀取的數據只能放在Buffer中。同樣地，寫入數據也是先寫入到Buffer中。

3.Selector (選擇器)，是NIO中最關鍵的一個部分，Selector的作用就是用來輪詢每個註冊的Channel，一旦發現Channel有註冊的事件發生，便獲取事件然後進行處理。

比如看下面的這個例子：

用單線程處理一個Selector，然後通過Selector.select()方法來獲取到達事件，在獲取了到達事件之後，就可以逐個地對這些事件進行響應處理。

二. Channel

在前面已經提到，Channel和傳統IO中的Stream很相似。

以下是常用的幾種通道：

• FileChannel
• SocketChanel
• ServerSocketChannel
• DatagramChannel

通過使用FileChannel可以從文件讀或者向文件寫入數據；

通過SocketChannel，以TCP來向網絡連接的兩端讀寫數據；

通過ServerSocketChanel能夠監聽客戶端發起的TCP連接，並為每個TCP連接創建一個新的SocketChannel來進行數據讀寫；

通過DatagramChannel，以UDP協議來向網絡連接的兩端讀寫數據。

下面給出通過FileChannel來向文件中寫入數據的一個例子：

public class Test {
 public static void main(String[] args) throws IOException {
 File file = new File("data.txt");
 FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);
 FileChannel channel = outputStream.getChannel();
 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
 String string = "java nio";
 buffer.put(string.getBytes());
 buffer.flip(); //此處必須要調用buffer的flip方法
 channel.write(buffer);
 channel.close();
 outputStream.close();
 } 
}

通過上面的程序會向工程目錄下的data.txt文件寫入字符串”java nio”，註意在調用channel的write方法之前必須調用buffer的flip方法，否則無法正確寫入內容，至於具體原因將在下篇博文中具體講述Buffer的用法時闡述。

三.Buffer

Buffer緩沖區，實際上是一個容器，是一個連續數組。Channel提供從文件、網絡讀取數據的渠道，但是讀取或寫入的數據都必須經由Buffer。具體看下面這張圖就理解了：

上圖描述了從一個客戶端向服務端發送數據，然後服務端接收數據的過程。客戶端發送數據時，必須先將數據存入Buffer中，然後將Buffer中的內容寫入通道。服務端這邊接收數據必須通過Channel將數據讀入到Buffer中，然後再從Buffer中取出數據來處理。

在NIO中，Buffer是一個頂層父類，它是一個抽象類，常用的Buffer的子類有：

• ByteBuffer
• IntBuffer
• CharBuffer
• LongBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• ShortBuffer

如果是對於文件讀寫，上面幾種Buffer都可能會用到。但是對於網絡讀寫來說，用的最多的是ByteBuffer。

四.Selector

Selector類是NIO的核心類，Selector能夠檢測多個註冊的通道上是否有事件發生，如果有事件發生，便獲取事件然後針對每個事件進行相應的響應處理。通過用一個單線程就可以管理多個通道，也就是管理多個連接。這樣使得只有在連接真正有讀寫事件發生時，才會調用函數來進行讀寫，就大大地減少了系統開銷，並且不必為每個連接都創建一個線程，不用去維護多個線程，並且避免了多線程之間的上下文切換導致的開銷。

Selector有一個關鍵類是SelectionKey，一個SelectionKey表示一個到達的事件，這2個類構成了服務端處理業務的關鍵邏輯。

Java NIO：NIO概述