JAVA NIO

中文教程 http://ifeve.com/java-nio-all/
原地址 http://tutorials.jenkov.com/java-nio/index.html

概述

核心组件：

• Channels
• Buffers
• Selectors

Channel 有点像流，数据可以从Channel读到Buffer中，也可以从Buffer写到Channel中，Channel的主要实现：

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel
  这些涵盖了UDP和TCP网络IO，和文件IO

Buffer 在NIO中的主要实现：

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer
  覆盖了通过IO发送的基本数据类型：byte、short、int、long、float、double 和 characters

Selectors 允许单线程处理多个Channel，如果应用有很多连接(Channel)，但是每个连接只有很低的流量，使用Selectors就会很方便，如下图一个聊天服务，一个线程使用一个Selector处理3个Channel
多线程的上下文切换开销很大，每个线程还得占用资源，使用Selector便可以使用少量的线程，处理更多的Channel

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要使用Selector,需要向Selector中注册Channel，然后调用select()方法，这个方法会一直阻塞到某个注册的Channel有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就就可以处理这些事件。事件的例子有如新连接进来，数据接收等。

详述

Channel
channel和流(stream)的区别：

• 既可以从Channel中读数据，同时也可以往通道中写数据。流的读写是单向的
• Channel可以异步的进行读写
• Channel总是把数据读到Buffer或者从一个Buffer中写入

Buffer
缓冲区实际上就是一块可以先写入数据，然后从中读取数据的内存块，这块内存被包装成NIO Buffer对象，并提供一组方法便于访问。

使用Buffer去读或者写数据一般遵循以下四个步骤：

1. 写入数据到Buffer
2. 调用buffer.flip()
3. 从Buffer中读出数据
4. 调用buffer.clear()或者buffer.compact()

当向Buffer写入数据时，Buffer会跟踪写入的数据量，一旦需要读这些数据，需要使用filp()方法将Buffer从写模式切换到读模式，在读的模式下，便可以读取之前写入的所有数据。
一旦读取完所有数据，需要清空缓存区，让他可以再次被写入(调用clear()或者compact())。clear方法会清空整个缓冲区，compact只会清除已经读过的数据，未读的数据会移到缓冲区起始位置，新写入的数据会放到这些未读数据之后。

Buffer的三个属性：

1. capacity ：缓冲区内存块的容量
2. position ：根据读或写操作动态改变。写：初始为0，写入数据后，position移到下一个可插入数据的位置；读：将Buffer切换为read模式，position重置为0，读取数据时，position移动到下一个可读位置
3. limit：写模式下，代表最多能写入多少数据，等同于capacity；读模式下，代表最多能读多少数据，即写模式下的position值。相当于你能读到之前写入的所有数据。

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Java NIO 和 IO的区别

IO	NIO
面向流	面向缓冲
阻塞IO	非阻塞IO
	Selectors

面向流与面向缓冲
面向流意味着每次从流中读取一个或多个字节，直到读取完所有字节，没有被缓存在任何地方。
面向缓冲便是将数据读取到一个缓冲区，需要时可以在缓冲区中前后移动取数据，增加灵活性

阻塞与非阻塞IO
阻塞IO意味着一个线程调用read()或write()时，该线程阻塞，直到数据被读取或者完全写入，此过程期间该线程不能干别的事情。
非阻塞IO是一个线程通过一个Channel请求读取数据，仅能读取当前可用数据，如果没有可用数据，便不会读取，而不是保持线程阻塞。所以直至数据变成可读取之前，该线程可以继续做别的事情。一个线程管理多个Channel，便可以在空闲时间处理其他Channel上的任务

Selectors 帮助一个Thread管理多个Channel

比如读取如下文本

Name: Anna
Age: 25
Email: [email protected]
Phone: 1234567890

IO的方法：

InputStream input = ... ; // get the InputStream from the client socket

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));

String nameLine   = reader.readLine();
String ageLine    = reader.readLine();
String emailLine  = reader.readLine();
String phoneLine  = reader.readLine();

每次使用reader.readLine()得到返回值时，便知道该行已经读取完毕

使用NIO

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buffer);

while(! bufferFull(bytesRead) ) {
    bytesRead = inChannel.read(buffer);
}

每次isChannel.read()返回时，缓存区内存在哪些数据并不清楚，需要bufferFull()判断缓冲区是否准备好被处理。

所以使用NIO对于读取数据解析过程会比阻塞IO读取数据更复杂