nio是什么
之前使用openfire的时候接触到底层是用nio实现的，对于nio以前也没接触过，基本都是使用传统的io，正好看到一篇文章介绍挺清楚的。
1.nio 是 java New IO 的简称，在 jdk1.4 里提供的新 api 。 Sun 官方标榜的特性如下：
– 为所有的原始类型提供 (Buffer) 缓存支持。
– 字符集编码解码解决方案。
– Channel ：一个新的原始 I/O 抽象。
– 支持锁和内存映射文件的文件访问接口。
– 提供多路 (non-bloking) 非阻塞式的高伸缩性网络 I/O 。
2.Buffer&Chanel
Channel 和 buffer 是 NIO 是两个最基本的数据类型抽象。
Buffer:
– 是一块连续的内存块。
– 是 NIO 数据读或写的中转地。
Channel:
– 数据的源头或者数据的目的地
– 用于向 buffer 提供数据或者读取 buffer 数据 ,buffer 对象的唯一接口。
– 异步 I/O 支持
例子：
package com.io;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class CopyFile {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String infile = "C:\\copy.sql";
String outfile = "C:\\copy.txt";
// 获取源文件和目标文件的输入输出流
FileInputStream fin = new FileInputStream(infile);
FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outfile);
// 获取输入输出通道
FileChannel fcin = fin.getChannel();
FileChannel fcout = fout.getChannel();
// 创建缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
while (true) {
// clear方法重设缓冲区，使它可以接受读入的数据
buffer.clear();
// 从输入通道中将数据读到缓冲区
int r = fcin.read(buffer);
// read方法返回读取的字节数，可能为零，如果该通道已到达流的末尾，则返回-1
if (r == -1) {
break;
}
// flip方法让缓冲区可以将新读入的数据写入另一个通道
buffer.flip();
// 从输出通道中将数据写入缓冲区
fcout.write(buffer);
}
}
}
3.其中 buffer 内部结构如下 ( 下图拷贝自资料 ):
图2：buffer内部结构
一个 buffer 主要由 position,limit,capacity 三个变量来控制读写的过程。此三个变量的含义见如下表格：
| 参数 |
写模式 |
读模式 |
| position |
当前写入的单位数据数量。 |
当前读取的单位数据位置。 |
| limit |
代表最多能写多少单位数据和容量是一样的。 |
代表最多能读多少单位数据，和之前写入的单位数据量一致。 |
| capacity |
buffer 容量 |
buffer 容量 |
Buffer 常见方法：
flip(): 写模式转换成读模式
rewind() ：将 position 重置为 0 ，一般用于重复读。
clear() ：清空 buffer ，准备再次被写入 (position 变成 0 ， limit 变成 capacity) 。
compact(): 将未读取的数据拷贝到 buffer 的头部位。
mark() 、 reset():mark 可以标记一个位置， reset 可以重置到该位置。
Buffer 常见类型： ByteBuffer 、 MappedByteBuffer 、 CharBuffer 、 DoubleBuffer 、 FloatBuffer 、 IntBuffer 、 LongBuffer 、ShortBuffer 。
channel 常见类型 :FileChannel 、 DatagramChannel(UDP) 、 SocketChannel(TCP) 、 ServerSocketChannel(TCP)
4.一个常见的网络 IO 通讯流程如下 :
图3：网络通讯基本过程
从该网络通讯过程来理解一下何为阻塞 :
在以上过程中若连接还没到来，那么 accept 会阻塞 , 程序运行到这里不得不挂起， CPU 转而执行其他线程。
在以上过程中若数据还没准备好， read 会一样也会阻塞。
阻塞式网络 IO 的特点：多线程处理多个连接。每个线程拥有自己的栈空间并且占用一些 CPU 时间。每个线程遇到外部为准备好的时候，都会阻塞掉。阻塞的结果就是会带来大量的进程上下文切换。且大部分进程上下文切换可能是无意义的。比如假设一个线程监听一个端口，一天只会有几次请求进来，但是该 cpu 不得不为该线程不断做上下文切换尝试，大部分的切换以阻塞告终。
非阻塞的原理
把整个过程切换成小的任务，通过任务间协作完成。
由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，并负责分发。
事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。
线程通讯：线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的进程切换。
以下是异步 IO 的结构：
图4：非阻塞基本原理
Reactor 就是上面隐喻的售票员角色。每个线程的处理流程大概都是读取数据、解码、计算处理、编码、发送响应。
异步 IO 核心 API
Selector
异步 IO 的核心类，它能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件，并将事件分发出去。
使用一个 select 线程就能监听多个通道上的事件，并基于事件驱动触发相应的响应。而不需要为每个 channel 去分配一个线程。
SelectionKey
5.如果需要管理同时打开的成千上万个连接，这些连接每次只是发送少量的数据，例如聊天服务器，实现NIO的服务器可能是一个优势。同样，如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上，如P2P网络中，使用一个单独的线程来管理你所有出站连接，可能是一个优势。一个线程多个连接的设计方案如下图所示：
Java NIO: 单线程管理多个连接
如果你有少量的连接使用非常高的带宽，一次发送大量的数据，也许典型的IO服务器实现可能非常契合。下图说明了一个典型的IO服务器设计：
