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,但在我看来,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。
Channel 和 Buffer
基本上,所有的 IO 在NIO 中都从一个Channel 开始。Channel 有点象流。 数据可以从Channel读到Buffer中,也可以从Buffer 写到Channel中。这里有个图示:
Channel和Buffer有好几种类型。(类似于流input output stram)下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现:
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- 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。
FileChannel比较特殊,它可以与通道进行数据交互, 不能切换到非阻塞模式,套接字通道可以切换到非阻塞模式;
缓冲区 - 本质上是一块可以存储数据的内存,被封装成了buffer对象而已!
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。
缓冲区类型:
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- ByteBuffer
- MappedByteBuffer
- CharBuffer
- DoubleBuffer
- FloatBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- ShortBuffer
常用方法:
- allocate() - 分配一块缓冲区
- put() - 向缓冲区写数据
- get() - 向缓冲区读数据
- filp() - 将缓冲区从写模式切换到读模式
- clear() - 从读模式切换到写模式,不会清空数据,但后续写数据会覆盖原来的数据,即使有部分数据没有读,也会被遗忘;
- compact() - 从读数据切换到写模式,数据不会被清空,会将所有未读的数据copy到缓冲区头部,后续写数据不会覆盖,而是在这些数据之后写数据
- mark() - 对position做出标记,配合reset使用
- reset() - 将position置为标记值
缓冲区的一些属性:
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- capacity - 缓冲区大小,无论是读模式还是写模式,此属性值不会变;
- position - 写数据时,position表示当前写的位置,每写一个数据,会向下移动一个数据单元,初始为0;最大为capacity - 1切换到读模式时,position会被置为0,表示当前读的位置
- limit - 写模式下,limit 相当于capacity 表示最多可以写多少数据,切换到读模式时,limit 等于原先的position,表示最多可以读多少数据。
选择器:相当于一个观察者,用来监听通道感兴趣的事件,一个选择器可以绑定多个通道;
通道向选择器注册时,需要指定感兴趣的事件,选择器支持以下事件:
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- SelectionKey.OP_CONNECT
- SelectionKey.OP_ACCEPT
- SelectionKey.OP_READ
- SelectionKey.OP_WRITE
Selector
Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接(通道),但每个连接的流量都很低,使用Selector就会很方便.
这是在一个单线程中使用一个Selector处理3个Channel的图示:
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。