Java NIO

参考链接：
Java NIO Tutorial

1. Java NIO 概览：

NIO：Non-block IO，非阻塞IO。
Java NIO主要包括三个核心组件：

Channels
Buffers
Selectors

Channels和Buffers
NIO中所有的IO都从一个Channel开始，Channel就像一个数据流，我们可以从Channel中读取数据到Buffer中，也可以从Buffer通过Channel写出数据。如图所示：

Paste_Image.png

在NIO中有多种类型的Channel和Buffer，一些基本的Channel实现如下：

FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel

可以看出，这些Channel包含了TCP和UDP协议的网络IO，以及文件IO。
接下来列出一些NIO中的核心Buffer：

ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

你可以通过这些Buffer传送byte，character，等基本类型的数据。

Selectors
NIO中通过Selector负责监听多个Channel的事件，例如连接建立，数据到达等，这样一来，我们就可以在单线程中非阻塞地处理多个Channel中的数据。
我们会在每个Selector中注册一个或多个Channel，调用selector的select()方法进行事件处理。

2. Channel

四种Channel：

FileChannel ：从文件读写数据
DatagramChannel ：读写通过UDP协议传输的网络数据
SocketChannel：处理通过TCP协议传输的网络数据
ServerSocketChannel：使得我们能够监听到达服务器的TCP连接请求，就像Web服务器一样。每有一个链接到来就会创建并分配一个 SocketChannel对象。
下面的代码展示了一个使用FileChannel将一些数据写入到一个ByteBuffer中：
Java
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buf);
while (bytesRead != -1) {
```
System.out.println("Read " + bytesRead);
buf.flip();

while(buf.hasRemaining()){
    System.out.print((char) buf.get());
}

buf.clear();
bytesRead = inChannel.read(buf);
```
}
aFile.close();


## 3. Buffer
buffer 其实就是一块你可以进行读写数据的内存。这块内存被NIO Buffer对象封装，该对象提供一系列API使得处理内存更加容易。
使用Buffer进行数据读写一般要遵循以下4步：
- 写数据到buffer中
- 调用buffer.flip()将buffer从写入模式改为读取模式
- 读数据
- 调用buffer.clear()清空数据或者buffer.compact()清除你所读取的那部分数据

下面是一个栗子：
```Java```
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
//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();

4.Selector

如下代码可以创建一个Selector：
Selector selector = Selector.open()

将Selector注册到Channel：

channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

我们注意到注册方法第二个参数代表着一个读取操作，实际上进行Selector注册的时候我们有4种事件可以选择监听：

SelectionKey.OP_CONNECT
SelectionKey.OP_ACCEPT
SelectionKey.OP_READ
SelectionKey.OP_WRITE

SelectionKey：
当将一个Channel注册到一个Selector上的时候 register() 方法会返回一个 SelectionKey对象。该对象包括一些属性：

interest Set
代表你在注册Channel的时候所感兴趣的事件：
Java
int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;


- ReadySet
代表一个Channel已经准备好的操作集合：
```Java```
int readySet = selectionKey.readyOps();
selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();

Channel + Selector
通过SelectionKey访问Channel和Selector是非常容易的：
Java
Channel channel = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector();

- Attaching Objects
我们可以在SelectionKey上附加一个对象来储存更多的信息。
```Java```
selectionKey.attach(theObject);
Object attachedObj = selectionKey.attachment();

通过Selector选取一个Channel
当你为Selector注册了一个或者多个Channel后你就可以通过select()方法选取已经ready的Channels（注意s）.select方法有以下三种：

int select() ; 如果当前没有已经ready的Channel供选择，该方法阻塞，知道某个Channel是ready状态，将它选取。
int select(long timeout) ; 超时时间timeout内会进行等待。
int selectNow() ; 不会阻塞，不管有没有Channel准备好，都会立即返回。

select 方法返回的int值，代表了当前有多少个Channel是ready的。注意该值是指从你上一次调用select后，有多少个Channel变成了ready状态。

//selectedKeys, to supplement

一个完整的selector工作示例：
Java
Selector selector = Selector.open();
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

while(true) {
int readyChannels = selector.select();
if(readyChannels == 0) continue;
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();
}
}

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1. Java NIO 概览：

2. Channel

4.Selector

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