NIO学习记录
1.NIO总体介绍（来源： http://ifeve.com/java-nio-all/ 作者：Jakob Jenkov）
Java NIO(New IO)是一个可以替代标准Java IO API的IO API（从Java 1.4开始)，Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式。
Java NIO: Channels and Buffers（通道和缓冲区）
标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。
Java NIO: Non-blocking IO（非阻塞IO）
Java NIO可以让你非阻塞的使用IO，例如：当线程从通道读取数据到缓冲区时，线程还是可以进行其他事情。当数据被写入到缓冲区时，线程可以继续处理它。从缓冲区写入通道也类似。
Java NIO: Selectors（选择器）
Java NIO引入了选择器的概念，选择器用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个的线程可以监听多个数据通道。
2.Channels学习
Java NIO的通道类似流，但又有些不同：
既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的读写通常是单向的。
通道可以异步地读写。
通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。
Channel的实现
这些是Java NIO中最重要的通道的实现：
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文件的操作(FileChannel无法设置为非阻塞模式，它总是运行在阻塞模式下?)：transferFrom(),transferTo()实现通道之间的数据交换
//最后两行代码实现的结果是一样的
RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");
FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();
RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");
FileChannel toChannel = toFile.getChannel();
long position = 0;
long count = fromChannel.size();
//transferFrom
toChannel.transferFrom(position, count, fromChannel);
//transferTo
fromChannel.transferTo(position, count, toChannel);
FileChannel的方法：
read(buf)：从fileChannel读取数据到buffer.
write(buf)：从buffer向FileChannel写数据.
close():用完FileChannel后必须将其关闭.
size():获得关联文件的大小
truncate(Int):截取一个文件的部分字段。
force(bool):将文件数据(原来存在内存中)和元数据强制写到磁盘上.
position():获取FileChannel的当前位置
position(int):设置FileChannel的当前位置
SocketChannel两个创建方式 :
阻塞模式和非阻塞模式：阻塞模式等到相应的事件之后返回。非阻塞模式：连接就立即放回（可能在连接未完成就返回了）
SocketChannel的方法：
open():直接通过SocketChannel.open()打开一个通道。其他都是使用在实例上的方法。
connnect()：建立连接
read(buf)：从SocketChannel读取数据到buffer.
write(buf)：从buffer向SocketChannel写数据.
close():用完SocketChannel后将其关闭.
ServerSocketChannel：监听新进来的TCP连接的通道
例子：
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
while(true){
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
if(socketChannel != null){
//do something with socketChannel...
}
}
DatagramChannel：收发UDP包的通道
例子：
//发送数据
String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());
buf.flip();
int bytesSent = channel.send(buf, new InetSocketAddress("jenkov.com", 80));
//接收数据：
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
channel.receive(buf);
3. Buffer
缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入到通道中的。
Buffer的基本用法
使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：
写入数据到Buffer
调用
flip()方法(filp()切换写到读模式)从Buffer中读取数据
调用
clear()方法或者compact()方法（clear()清空所有数据，compact()方法只会清除已经读过的数据，并移动数据到开始位置）
Buffer的工作原理
三个属性capacity（容量），position（读/写指针的位置），limit（本次读/写大小）
buffer方法
read()：从Channel写数据到Buffer
put() ：放入数据
wirte() : 从Buffer读取数据到Channel,和read对应
get() : 从Buffer中读取数据
flip() : 将Buffer从写模式切换到读模式
rewind() ：重新读取数据
mark() : 标记buffer位置
reset() : 回到标记buffer位置
注：支持批量读取/写入数据（通过buffer数组来操作）
4.Selector
Selector（选择器）是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道，并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接。
selector使用的简单步骤：
打开一个selector
注册通道（channel）到selector
监听四种事件（接受，连接，读，写），并书写相关逻辑代码。
代码:
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();//必须移除操作完成的channel事件
}
}
SelectionKey
当向Selector注册Channel时，register()方法会返回一个SelectionKey对象。这个对象包含了许多属性：
interest集合（就是四种事件[ 接受，连接，读，写 ]的集合[int]）
ready集合（就是四种事件[ 接受，连接，读，写 ]是否可用的集合[int]）
Channel
Selector
interest集合就是一个整数（interestSet），使用二进制操作（& |）
int interestSet = selectionKey.interestOps(); boolean isInterestedInAccept = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT； boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT; boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ; boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;
ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合，也是一个整数。
int readySet = selectionKey.readyOps();//获取整个集合 //单个获取 selectionKey.isAcceptable(); selectionKey.isConnectable(); selectionKey.isReadable(); selectionKey.isWritable();
selector和channel:
Channel channel = selectionKey.channel(); Selector selector = selectionKey.selector();
附加对象：自己添加对象，标识通道
selectionKey.attach(theObject); Object attachedObj = selectionKey.attachment(); //还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如： SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);
wakeUp()
某个线程调用select()方法后阻塞了，即使没有通道已经就绪，也有办法让其从select()方法返回。只要让其它线程在第一个线程调用 select()方法的那个对象上调用Selector.wakeup()方法即可。阻塞在select()方法上的线程会立马返回。
如果有其它线程调用了wakeup()方法，但当前没有线程阻塞在select()方法上，下个调用select()方法的线程会立即“醒来（wake up）”。
close()
用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector，且使注册到该Selector上的所有SelectionKey实例无效。通道本身并不会关闭。
通过Selector选择通道
一旦向Selector注册了一或多个通道，就可以调用几个重载的select()方法。这些方法返回你所感兴趣的事件（如连接、接受、读或写）已经准备就绪的那些通道。换句话说，如果你对“读就绪”的通道感兴趣，select()方法会返回读事件已经就绪的那些通道。
下面是select()方法：
int select()
int select(long timeout)
int selectNow()
select()阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。
select(long timeout)和select()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)。
selectNow()不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回
5.Pipe
Java NIO 管道是2个线程之间的单向数据连接。Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道，从source通道读取。
这里是Pipe原理的图示：
创建管道
通过Pipe.open()方法打开管道。例如：
Pipe pipe = Pipe.open();
向管道写数据
要向管道写数据，需要访问sink通道。像这样：
Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
通过调用SinkChannel的write()方法，将数据写入SinkChannel,像这样：
String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());
buf.flip();
while(buf.hasRemaining()) {
sinkChannel.write(buf);
}
从管道读取数据
从读取管道的数据，需要访问source通道，像这样：
Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();
调用source通道的read()方法来读取数据，像这样：
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = sourceChannel.read(buf);
read()方法返回的int值会告诉我们多少字节被读进了缓冲区。