Java NIO提供了與標準IO不同的IO工作方式：?

Channels and Buffers（通道和緩沖區(qū)）：標準的IO基于字節(jié)流和字符流進行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和緩沖區(qū)（Buffer）進行操作，數(shù)據(jù)總是從通道讀取到緩沖區(qū)中，或者從緩沖區(qū)寫入到通道中。

Asynchronous IO（異步IO）：Java NIO可以讓你異步的使用IO，例如：當線程從通道讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)時，線程還是可以進行其他事情。當數(shù)據(jù)被寫入到緩沖區(qū)時，線程可以繼續(xù)處理它。從緩沖區(qū)寫入通道也類似。

Selectors（選擇器）：Java NIO引入了選擇器的概念，選擇器用于監(jiān)聽多個通道的事件（比如：連接打開，數(shù)據(jù)到達）。因此，單個的線程可以監(jiān)聽多個數(shù)據(jù)通道。

阻塞IO和非阻塞IO

Java IO流都是阻塞的，這意味著，當一條線程執(zhí)行read()或者write()方法時，這條線程會一直阻塞直到讀取到了一些數(shù)據(jù)或者要寫出去的數(shù)據(jù)已經全部寫出，在這期間這條線程不能做任何其他的事情。

java NIO的非阻塞模式(Java NIO有阻塞模式和非阻塞模式，阻塞模式的NIO除了使用Buffer存儲數(shù)據(jù)外和IO基本沒有區(qū)別)允許一條線程從channel中讀取數(shù)據(jù)，通過返回值來判斷buffer中是否有數(shù)據(jù)，如果沒有數(shù)據(jù)，NIO不會阻塞，因為不阻塞這條線程就可以去做其他的事情，過一段時間再回來判斷一下有沒有數(shù)據(jù)。NIO的寫也是一樣的，一條線程將buffer中的數(shù)據(jù)寫入channel，它不會等待數(shù)據(jù)全部寫完才會返回，而是調用完write()方法就會繼續(xù)向下執(zhí)行

選擇器（Selectors）

?Java NIO的選擇器允許一個單獨的線程來監(jiān)視多個輸入通道，你可以注冊多個通道使用一個選擇器，然后使用一個單獨的線程來“選擇”通道：這些通道里已經有可以處理的輸入，或者選擇已準備寫入的通道。這種選擇機制，使得一個單獨的線程很容易來管理多個通道。

面向流與面向緩沖

Java IO和NIO之間第一個最大的區(qū)別是，IO是面向流的，NIO是面向緩沖區(qū)的。 Java IO面向流意味著每次從流中讀一個或多個字節(jié)，直至讀取所有字節(jié)，它們沒有被緩存在任何地方。此外，它不能前后移動流中的數(shù)據(jù)。如果需要前后移動從流中讀取的數(shù)據(jù)，需要先將它緩存到一個緩沖區(qū)。 Java NIO的緩沖導向方法略有不同。數(shù)據(jù)讀取到一個它稍后處理的緩沖區(qū)，需要時可在緩沖區(qū)中前后移動。這就增加了處理過程中的靈活性。但是，還需要檢查是否該緩沖區(qū)中包含所有您需要處理的數(shù)據(jù)。而且，需確保當更多的數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)時，不要覆蓋緩沖區(qū)里尚未處理的數(shù)據(jù)。

Java NIO 由以下幾個核心部分組成：

Channels/Buffers/Selectors

?數(shù)據(jù)可以從Channel讀到Buffer中，也可以從Buffer 寫到Channel中。

Channel

Channel的實現(xiàn)：(涵蓋了UDP和TCP網絡IO以及文件IO)

FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel

讀數(shù)據(jù)：int bytesRead = inChannel.read(buf);

寫數(shù)據(jù)：int bytesWritten = inChannel.write(buf); ?

還有部分的使用，如配置Channel為阻塞或者非阻塞模式，以及如何注冊到Selector上面去，參考Selector部分；

Buffer

Buffer實現(xiàn)：(byte,char,short,int,long,float,double)

ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer

Buffer使用：

讀數(shù)據(jù)：

flip()方法：將Buffer從寫模式切換到讀模式；調用flip()方法會將position設回0，并將limit設置成之前position的值。

(char) buf.get()：讀取數(shù)據(jù)

rewind()：將position設回0，所以你可以重讀Buffer中的所有數(shù)據(jù)；limit保持不變，仍然表示能從Buffer中讀取多少個元素（byte、char等）。

mark()方法：可以標記Buffer中的一個特定position。

reset()方法：恢復到Buffer.mark()標記時的position。

一旦讀完了所有的數(shù)據(jù)，就需要清空緩沖區(qū)，讓它可以再次被寫入。

clear()方法：清空整個緩沖區(qū)；position將被設回0，limit被設置成 capacity的值。

compact()方法：只會清除已經讀過的數(shù)據(jù)；任何未讀的數(shù)據(jù)都被移到緩沖區(qū)的起始處，新寫入的數(shù)據(jù)將放到緩沖區(qū)未讀數(shù)據(jù)的后面；將position設到最后一個未讀元素正后面，limit被設置成 capacity的值。

寫數(shù)據(jù)

buf.put(127); ?

Buffer的三個屬性：

capacity：含義與模式無關；Buffer的一個固定的大小值；Buffer滿了需要將其清空才能再寫；

ByteBuffer.allocate(48)；該buffer的capacity為48byte

CharBuffer.allocate(1024);該buffer的capacity為1024個char?

position：含義取決于Buffer處在讀模式還是寫模式（初始值為0，寫或者讀操作的當前位置）

寫數(shù)據(jù)時，初始的position值為0；其值最大可為capacity-1

將Buffer從寫模式切換到讀模式，position會被重置為0

limit：含義取決于Buffer處在讀模式還是寫模式（寫limit=capacity；讀limit等于最多可以讀取到的數(shù)據(jù)）

寫模式下，limit等于Buffer的capacity

切換Buffer到讀模式時， limit表示你最多能讀到多少數(shù)據(jù)；

Selector

Selector允許單線程處理多個 Channel。如果你的應用打開了多個連接（通道），但每個連接的流量都很低，使用Selector就會很方便。例如，在一個聊天服務器中。

要使用Selector，得向Selector注冊Channel，然后調用它的select()方法。這個方法會一直阻塞到某個注冊的通道有事件就緒。一旦這個方法返回，線程就可以處理這些事件，事件的例子有如新連接進來，數(shù)據(jù)接收等。?

創(chuàng)建：

Selector selector = Selector.open(); ?

注冊通道：

channel.configureBlocking(false); ?

/*與Selector一起使用時，Channel必須處于非阻塞模式，這意味著不能將FileChannel與Selector一起使用，因為FileChannel不能切換到非阻塞模式(而套接字通道都可以)*/

SelectionKey key = channel.register(selector,?Selectionkey.OP_READ);?

/*第二個參數(shù)表明Selector監(jiān)聽Channel時對什么事件感興趣(SelectionKey.OP_CONNECT ?SelectionKey.OP_ACCEPT ?SelectionKey.OP_READ SelectionKey.OP_WRITE),可以用或操作符將多個興趣組合一起*/

SelectionKey

包含了interest集合 、ready集合 、Channel 、Selector 、附加的對象（可選）

int interestSet = key.interestOps()；可以進行類似interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT的判斷

使用：

select()：阻塞到至少有一個通道在你注冊的事件上就緒了

selectNow()：不會阻塞，不管什么通道就緒都立刻返回

selectedKeys()：訪問“已選擇鍵集（selected key set）”中的就緒通道

close()：使用完selector需要用其close()方法會關閉該Selector，且使注冊到該Selector上的所有SelectionKey實例無效

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();//注意這里必須手動remove；表明該selectkey我已經處理過了；

}

Java測試關鍵代碼

RandomAccessFile?aFile?=newRandomAccessFile("data/nio-data.txt","rw");

FileChannel?inChannel?=?aFile.getChannel(); ?//從一個InputStream outputstream中獲取channel

//create?buffer?with?capacity?of?48?bytes

ByteBuffer?buf?=?ByteBuffer.allocate(48);

int?bytesRead?=?inChannel.read(buf);//read?into?buffer.

while(bytesRead?!=?-1)?{

????buf.flip();//make?buffer?ready?for?read

? ??while(buf.hasRemaining()){

????????System.out.print((char)?buf.get());//?read?1?byte?at?a?time

??}??

????buf.clear();//make?buffer?ready?for?writing

? ? bytesRead?=?inChannel.read(buf);??

}??

aFile.close(); ?

文件通道

RandomAccessFile?aFile?=newRandomAccessFile("data/nio-data.txt","rw");

FileChannel?inChannel?=?aFile.getChannel(); ?

讀數(shù)據(jù)

ByteBuffer?buf?=?ByteBuffer.allocate(48);

int?bytesRead?=?inChannel.read(buf);

寫數(shù)據(jù)

String?newData?="New?String?to?write?to?file..."+?System.currentTimeMillis();?

ByteBuffer?buf?=?ByteBuffer.allocate(48);

buf.clear();??

buf.put(newData.getBytes()); ?

buf.flip(); ?

while(buf.hasRemaining())?{

????channel.write(buf);??

}?

Socket 通道

SocketChannel?socketChannel?=?SocketChannel.open();??

socketChannel.connect(newInetSocketAddress("http://jenkov.com",80));

讀數(shù)據(jù)

ByteBuffer?buf?=?ByteBuffer.allocate(48);

int?bytesRead?=?socketChannel.read(buf);

寫數(shù)據(jù)

String?newData?="New?String?to?write?to?file..."+?System.currentTimeMillis();

ByteBuffer?buf?=?ByteBuffer.allocate(48);

buf.clear();??

buf.put(newData.getBytes()); ?

buf.flip(); ?

while(buf.hasRemaining())?{

????socketChannel.write(buf);??

} ?

ServerSocket 通道

ServerSocketChannel?serverSocketChannel?=?ServerSocketChannel.open(); ?

serverSocketChannel.socket().bind(newInetSocketAddress(9999));

while(true){

????SocketChannel?socketChannel?=??

????????????serverSocketChannel.accept(); ?

//do?something?with?socketChannel...

}?

Datagram通道(channel 的讀寫操作與前面的有差異)

DatagramChannel?channel?=?DatagramChannel.open();??

channel.socket().bind(newInetSocketAddress(9999));

讀數(shù)據(jù)

ByteBuffer?buf?=?ByteBuffer.allocate(48);

buf.clear();??

channel.receive(buf);

/*receive()方法會將接收到的數(shù)據(jù)包內容復制到指定的Buffer. 如果Buffer容不下收到的數(shù)據(jù)，多出的數(shù)據(jù)將被丟棄。 */

寫數(shù)據(jù)

String?newData?="New?String?to?write?to?file..."+?System.currentTimeMillis();

ByteBuffer?buf?=?ByteBuffer.allocate(48);

buf.clear();??

buf.put(newData.getBytes());??

buf.flip(); ?

int?bytesSent?=?channel.send(buf,newInetSocketAddress("jenkov.com",80));

本文部分轉自：

Java NIO 與 IO之間的區(qū)別

Java NIO：IO與NIO的區(qū)別

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