什么是NIO？

NIO 全程 java non-blocking IO，是指jdk1.4 提供的新api（NEW IO）

NIO與IO的區(qū)別

NIO 特點(diǎn)：非阻塞，面向緩沖區(qū)
IO 特點(diǎn)：阻塞式，面向流

阻塞與非阻塞

java io 是阻塞式的，當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用read 或者write方法后開始阻塞，直到讀取到數(shù)據(jù)或者寫入數(shù)據(jù)完成，該線程一直處于阻塞狀態(tài)不能做其他事情。
java nio 通過選擇器實(shí)現(xiàn)非阻塞式IO，通過一個(gè)專門的選擇器線程來監(jiān)視 讀請(qǐng)求或者寫請(qǐng)求是否已經(jīng)具備完整條件。
非阻塞讀：如某個(gè)線程發(fā)送一個(gè)讀請(qǐng)求，則它只能獲取到當(dāng)前可用的數(shù)據(jù)，如果沒有可用的數(shù)據(jù)直接返回，而不是阻塞在這里，直到數(shù)據(jù)變得可讀取。在數(shù)據(jù)變得可讀取之前該線程是可以繼續(xù)處理其他任務(wù)的。
非阻塞寫：如某個(gè)線程發(fā)送寫請(qǐng)求，需要寫一些數(shù)據(jù)到通道中，但不需要等到將所有數(shù)據(jù)都完全寫入，該線程可以同時(shí)做其他任務(wù)。
線程通常將非阻塞的IO的空閑時(shí)間用來執(zhí)行其他通道的IO任務(wù)，所以一個(gè)單獨(dú)的線程可以管理多個(gè)輸入和輸出通道。

NIO重要屬性

Channel

通道：channel 是在rt.jar java.util.nio 包下定義的，表示io源與目標(biāo)打開的鏈接。
通道不能直接傳輸數(shù)據(jù)只能配合緩沖區(qū)使用。
通道類似于流 ，但是通道是雙向的，即可以將通道指向的目標(biāo)源數(shù)據(jù)讀入到緩沖區(qū)，也可以將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫入到鏈接通道的目標(biāo)源。通道好比是鐵路，緩沖區(qū)為火車，火車載人，通過鐵路來運(yùn)輸。
主要方法
將通道指向的目標(biāo)源讀到dst緩沖區(qū)中
將數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)源：
java.nio.channels.SeekableByteChannel#read(ByteBuffer dst)

向通道指向的目標(biāo)源寫入數(shù)據(jù)
java.nio.channels.SeekableByteChannel#write(ByteBuffer dst)

Buffer

緩沖區(qū)是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)組
重要屬性
1 capacity：緩沖區(qū)容量大小，一旦創(chuàng)建不可改變
2 limit：緩沖區(qū)可用數(shù)據(jù)大小，也就是緩沖區(qū)最后一個(gè)可操作數(shù)據(jù)的下標(biāo)，該下標(biāo)之后的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)不可操作。小于等于capacity
3 position：當(dāng)前操作的位置。小于等于limit
4 mark：上一次標(biāo)記的索引位置
重要方法

• 1.向緩沖區(qū)寫入數(shù)組

put(byte[] src, int offset, int length)
src：要寫入的數(shù)據(jù)
offset：寫入數(shù)據(jù)src的開始下標(biāo)（從src的offset位置開始）
length：寫入數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度

將src數(shù)組中下標(biāo)位置從offset開始到長(zhǎng)度為length的數(shù)據(jù)防在緩沖區(qū)中。

注意： offset指從數(shù)組的offset下標(biāo)開始獲取數(shù)據(jù)

• 2.將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀到數(shù)組中

get(byte[] dst, int offset, int length)
src:dst數(shù)組開始下標(biāo)
length：讀取數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度

將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀取到byte數(shù)組中，數(shù)組從索引為 offset位置開始存入length長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)

注意： offset指數(shù)組的offset下標(biāo)開始

• 3.切換讀模式
  filp()
  緩沖區(qū)從寫模式切換到讀模式。此時(shí)position = 0，limit = 寫入數(shù)據(jù)的最大長(zhǎng)度（最后一次寫操作的position），mark=-1 標(biāo)記位清空

• 4.重讀
  rewind()
  緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)需要再次讀取
  position=0，limit不變，mark=-1

• 5.清除緩沖區(qū)
  clear()
  清除緩沖區(qū)，此時(shí)將所有屬性恢復(fù)，position=0，limit=capacity，但是緩沖區(qū)數(shù)據(jù)沒有刪除。這些數(shù)據(jù)成為被遺忘的數(shù)據(jù)。（可以通過設(shè)置position于limit來）

• 6.標(biāo)記
  mark()
  標(biāo)記當(dāng)前位置 mark = position

• 7.重置
  reset()
  position=mark

Selector

選擇器 ，它是Java NIO核心組件中的一個(gè)，用于檢查一個(gè)或多個(gè)NIO Channel（通道）的狀態(tài)是否處于可讀、可寫。
使用Selector的好處在于： 使用更少的線程來就可以來處理通道了， 相比使用多個(gè)線程，避免了線程上下文切換帶來的開銷。
示例代碼：
Selector selector = Selector.open(); channel.configureBlocking(false); SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);
channel.configureBlocking(false);
將通道設(shè)置為非阻塞式，F(xiàn)ileChannel 是阻塞式的不能使用選擇器，SocketChannel 網(wǎng)絡(luò)套接字的通道可以設(shè)置為非阻塞式。

register方法的第二個(gè)參數(shù)是監(jiān)聽事件的類型。選擇器可以監(jiān)聽以下四種類型的事件
Connect ：鏈接就 SelectionKey.OP_CONNECT
Accept：接收就緒 SelectionKey.OP_ACCEPT
Read：讀就緒 SelectionKey.OP_READ
Write：寫就緒 SelectionKey.OP_WRITE

如果需要注冊(cè)多個(gè)事件
int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

可以通過以下方法來確定以上事件是否準(zhǔn)備就緒，它們都會(huì)返回一個(gè)布爾類型：
鏈接就緒：selectionKey.isConnectable();
接收就緒：selectionKey.isAcceptable();
讀就緒：selectionKey.isReadable();
寫就緒：selectionKey.isWritable();

Set selectedKeys =selector.selectedKeys();

Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();

while(keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if(key.isAcceptable()) {
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
    } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.
    } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading
    } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
    }
    keyIterator.remove();
}

直接緩沖區(qū)與非直接緩沖區(qū)

非直接緩沖區(qū)

客戶端向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)，先將數(shù)據(jù)發(fā)送到虛擬機(jī)中用戶地址中空間的緩存中，然后用戶地址空間將數(shù)據(jù)復(fù)制到系統(tǒng)內(nèi)核地址空間的緩存中，內(nèi)核地址空間將數(shù)據(jù)寫入到系統(tǒng)的物理磁盤中。

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直接緩沖區(qū)

直接緩沖區(qū)省去了用戶地址空間緩存到內(nèi)核地址空間緩存的復(fù)制過程，用物理內(nèi)存映射文件來代替，直接將數(shù)據(jù)存入到物理內(nèi)存中，然后在將數(shù)據(jù)存入到物理磁盤中。
可以通過Buffer.allocateDirect 方法來創(chuàng)建直接緩沖區(qū)。

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