【Java】Java NIO 概览（一）

一、Java NIO简介

　　Java NIO（New IO）是从Java 1.4版本开始引入的一个新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作

　　NIO中的N可以理解为Non-blocking，不单纯是New。

　　它支持面向缓冲的，基于通道的I/O操作方法。 随着JDK 7的推出，NIO系统得到了扩展，为文件系统功能和文件处理提供了增强的支持。 由于NIO文件类支持的这些新的功能，NIO被广泛应用于文件处理。

二、NIO的特性/NIO与IO区别

　　IO与NOI的区别

IO	NIO
面向流(Stream Oriented)	面向缓冲区(Buffer Oriented)
阻塞IO(Blocking IO)	非阻塞IO(Non Blocking IO)
(无)	选择器(Selectors)

 

2.1、Channels and Buffers（通道和缓冲区）

　　IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的

• 标准的IO编程接口是面向字节流和字符流的。而NIO是面向通道和缓冲区的，数据总是从通道中读到buffer缓冲区内，或者从buffer缓冲区写入到通道中；（ NIO中的所有I/O操作都是通过一个通道开始的。）

• Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方；

• Java NIO是面向缓存的I/O方法。 将数据读入缓冲器，使用通道进一步处理数据。 在NIO中，使用通道和缓冲区来处理I/O操作。

2.2、Non-blocking IO（非阻塞IO）

　　IO流是阻塞的，NIO流是不阻塞的。

• Java NIO使我们可以进行非阻塞IO操作。比如说，单线程中从通道读取数据到buffer，同时可以继续做别的事情，当数据读取到buffer中后，线程再继续处理数据。写数据也是一样的。另外，非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。

• Java IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了

2.3 Selectors（选择器）

　　NIO有选择器，而IO没有。

• 选择器用于使用单个线程处理多个通道。因此，它需要较少的线程来处理这些通道。

• 线程之间的切换对于操作系统来说是昂贵的。 因此，为了提高系统效率选择器是有用的。

三、读数据和写数据方式

　　通常来说NIO中的所有IO都是从 Channel（通道） 开始的。

　　从通道进行数据读取 ：创建一个缓冲区，然后请求通道读取数据。

　　从通道进行数据写入 ：创建一个缓冲区，填充数据，并要求通道写入数据。

　　数据读取和写入操作图示：

　　

 二、NIO核心组件简单介绍

　　Java NIO 由以下几个核心部分组成：

• Channels
• Buffers
• Selectors

　　虽然Java NIO 中除此之外还有很多类和组件，一般看来，Channel，Buffer 和 Selector 构成了核心的API。其它组件，如Pipe和FileLock，只不过是与三个核心组件共同使用的工具类。因此，在概述中我将集中在这三个组件上。其它组件会在单独的章节中讲到。

2.1、Channel(通道) 

　　下面是JAVA NIO中的一些主要Channel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。

　　正如你所看到的，这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO，以及文件IO。

2.2、Buffer(缓冲区)

 　　以下是Java NIO里关键的Buffer实现：

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

　　这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的基本数据类型：byte, short, int, long, float, double 和 char。

　　Java NIO 还有个 MappedByteBuffer，用于表示内存映射文件

 2.3、Selector(选择器)

　　Java NIO提供了“选择器”的概念。这是一个可以用于监视多个通道的对象，如数据到达，连接打开等。因此，单线程可以监视多个通道中的数据。

　　如果应用程序有多个通道(连接)打开，但每个连接的流量都很低，则可考虑使用它。 例如：在聊天服务器中。

　　下面是一个单线程中Slector维护3个Channel的示意图：

　　 

　　要使用Selector，得向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有如新连接进来，数据接收等。

 

 　　参考：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2OTA0Njk0OA==&mid=2247484951&idx=1&sn=0cef67df4b883b198da467c927533316&source=41#wechat_redirect

　　参考（谷歌搜索排名第一的Java NIO教程:）：http://tutorials.jenkov.com/java-nio/channels.html 

　　参考：https://ifeve.com/java-nio-all/ 

　　参考：https://www.cnblogs.com/snailclimb/p/9086334.html