全面讲解Java NIO（Channel、Buffer和Selector）

1. Java NIO

• NIO的缓冲区
  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。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。NIO 的缓冲导向方法不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。
• NIO的非阻塞
  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。 NIO 的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 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。 线程通常将非阻塞IO 的空闲时间用于在其它通道上执行IO 操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。
  

2. Channel
Channel 和IO 中的Stream(流)是差不多一个等级的。只不过Stream 是单向的，譬如：InputStream, OutputStream，而Channel 是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。NIO 中的Channel 的主要实现有：

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

分别可以对应文件IO、UDP 和TCP（Server 和Client）。

3. Buffer
Buffer，故名思意，缓冲区，实际上是一个容器，是一个连续数组。Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由Buffer。

上面的图描述了从一个客户端向服务端发送数据，然后服务端接收数据的过程。客户端发送数据时，必须先将数据存入Buffer 中，然后将Buffer 中的内容写入通道。服务端这边接收数据必须通过Channel 将数据读入到Buffer 中，然后再从Buffer 中取出数据来处理。在NIO 中，Buffer 是一个顶层父类，它是一个抽象类，常用的Buffer 的子类有：

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

4. Selector
Selector 类是NIO 的核心类，Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生，如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的响应处理。这样一来，只是用一个单线程就可以管理多个通道，也就是管理多个连接。这样使得只有在连接真正有读写事件发生时，才会调用函数来进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程，并且避免了多线程之间的上下文切换导致的开销。