【Java】简单说明一下NIO的基本概念

Java（四 ·上）简单说明一下NIO的基本概念
Java（四 ·下）通过源代码学习NIO中的一个接口、两个抽象类

一、什么是NIO

1.概念

NIO是java1.4中引入的，被称为new I/O，也有说是non-blocking I/O。non-blocking I/O是包含在new I/O里面的，而我们大多数讲的NIO都是网络编程里的概念，但是我们今天主要讲的是数据处理的这一块的内容。

2.跟IO流的区别

1. IO是面向流的，NIO是面向块（缓冲区）的
2. IO的流都是同步阻塞的，而NIO是同步非阻塞的
3. 在IO中也存在缓冲流，这和NIO的缓冲的策略有些不同，在NIO中的缓冲是可以稍后再进行处理的，还可以移动指针来处理想要处理的部分，而IO中的缓冲仅仅是在读取和写入时先存入缓存，缓存满了之后就会必须要被处理
4. NIO有选择器，而IO没有

二、如何使用

这里以文件复制为例

1.代码

public class test {
    public static void main(String[] args){
        try{
            File inFile=new File("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\study.PNG");
            File outFile=new File("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\study1.PNG");
            FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream(inFile);
            FileOutputStream fileOutputStream=new FileOutputStream(outFile);
            /**
             * RandomAccessFile accessFile=new RandomAccessFile(inFile,"wr");
             *  FileChannel inFileChannel=accessFile.getChannel();
             *  和下面两行代码是一样的，都是可以拿到FileChannel
             */
            FileChannel inFileChannel=fileInputStream.getChannel();
            FileChannel outFileChannel=fileOutputStream.getChannel();

            ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024*1024);

            while (inFileChannel.read(buffer)!=-1){
                buffer.flip();
                outFileChannel.write(buffer);
                buffer.clear();
            }
            inFileChannel.close();
            outFileChannel.close();
            fileInputStream.close();
            fileOutputStream.close();
        }catch (Exception e){}

    }
}

我的桌面上的确多了一张一模一样的图片

2.解释

使用NIO的话，需要注意几个步骤：

1. 打开流
2. 获取通道
3. 创建Buffer
4. 切换到读模式 buffer.flip()
5. 切换到写模式 buffer.clear();
   其实这里也看不出来它是怎么使用缓冲区的，上面这段代码中的while循环的作用和下面的代码是一样的

 while ((i=fileInputStream.read())!=-1){
                fileOutputStream.write(i);
          }

那我们来检验一下它们的性能吧

3.IO和NIO的性能区别

代码

我整理了一下代码，把复制文件的功能都整合在方法里了，只需要传入两个文件对象的就可以了

 private static void NIOTest(File inFile,File outFile) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        try{
            //创建文件流
            FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream(inFile);
            FileOutputStream fileOutputStream=new FileOutputStream(outFile);
            //获取通道
            FileChannel inFileChannel=fileInputStream.getChannel();
            FileChannel outFileChannel=fileOutputStream.getChannel();
            //开辟缓冲区，设置缓冲区大小
            ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate((int)inFile.length());
            //读取
            while (inFileChannel.read(buffer)!=-1){
            //写入
                buffer.flip();
                outFileChannel.write(buffer);
                buffer.clear();
            }
            //关闭通道和流
            inFileChannel.close();
            outFileChannel.close();
            fileInputStream.close();
            fileOutputStream.close();
        }catch (Exception e){}
        System.out.println("NIO: "+(System.currentTimeMillis()-startTime)+"ms");
    }
   private static void IOTest(File inFile,File outFile) {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        try{
            FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream(inFile);
            FileOutputStream fileOutputStream=new FileOutputStream(outFile);
            int i=0;
            byte[] bytes=new byte[(int)inFile.length()];
            while (fileInputStream.read(bytes)!=-1){
                fileOutputStream.write(bytes);
            }
            fileInputStream.close();
            fileOutputStream.close();
        }catch (Exception e){}
        System.out.println("IO: "+(System.currentTimeMillis()-startTime)+"ms");
    }

结果：

IO: 2ms
NIO: 5ms

这个文件才一百k，换个大的文件试一下，这里我用了一个六十多M的压缩包

IO: 712ms
NIO: 737ms

结论

根据我的多次实验，发现，在开辟的缓存区大小一样的情况下，NIO并不比IO快
但是，当在处理比较大的文件时，缓存区的大小设置为‘文件大小/8~64’时，NIO比IO快，当然这个范围也不是准确的，有兴趣的可以一个一个去测试，看看那个比较快
而在处理比较小的文件时，无论缓存区的大小设置为多少，NIO都比IO慢。
我是根据测试结果来做的的总结，可能文件再大一点就会不一样了，如果有大佬做了其他测试，得出了新结论的话，可以告诉我，我把结论改一下。

4.selector的使用

只有使用套接字（ServerSocketChannel/SocketChannel）才能真正发挥NIO的非阻塞，但是，我对套接字这些不是很懂，就只好贴个别人写好的客户机和服务器的网址了
NIO的Selector介绍和例子代码
就不献丑了

步骤

画了个图来表示，这是关于selector的配置流程，在循环中根据不同key值所进行的操作，跟上面文件复制的例子差不多了，只不过这里的Channel是通过 key.channel()获得的

三、总结

使用NIO比使用IO繁琐，除开Selector，NIO与IO之间不同的就是缓冲区有所不同，IO的缓冲区就是一个单纯的数组，而NIO的缓冲区则有很多定位的属性，操作起来也比IO的数组麻烦
而Selector则让NIO实现了多路复用的功能，通过SelectorKey的迭代器就可以实现对多个Channel的不断轮询，从而实现多路复用

最后，我也有一个问题，一直没有搞懂，就是NIO的非阻塞到底体现在哪里？
是它底层的实现和IO流的不一样？还是因为有了Selector？