NIO入门之NIO编程「NIO类库简介」

在介绍NIO编程以前，咱们首先须要澄清一个概念：NIO究竟是什么的简称？有人称之为New I/O，由于它相对于以前的I/O类库是新增的，因此被称为New I/O，这是它的官方叫法。可是，因为以前老的I/O类库是阻塞I/O，New I/O类库的目标就是要让Java支持非阻塞I/O，因此，更多的人喜欢称之为非阻塞I/O（Non-block I/O），因为非阻塞I/O更可以体现NIO的特色，因此咱们这里使用NIO表示非阻塞I/O。

与Socket类和ServerSocket类相对应，NIO也提供了SocketChannel和ServerSocketChannel两种不一样的套接字通道实现。这两种新增的通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用很是简单，可是性能和可靠性都很差，非阻塞模式则正好相反。开发人员通常能够根据本身的须要来选择合适的模式，通常来讲，低负载，低并发的应用程序能够选择同步阻塞I/O以下降编程复杂度，可是对于高负载，高并发的网络应用，须要使用NIO的非阻塞模式进行开发。

NIO类库简介

1. 缓冲区Buffer

咱们首先介绍缓冲区（Buffer）的概念，Buffer是一个对象，它包含一些要写入或者要读出的数据。在NIO类库中加入Buffer对象，体现了新库与原I/O的一个重要区别。在面向流的I/O中，能够将数据直接写入或者将数据直接读到Stream对象中。

在NIO库中，全部数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的；在写入数据时，写入到缓冲区中。任什么时候候访问NIO中的数据，都是经过缓冲区进行操做。

缓冲区实质上是一个数组。一般它是一个字节数组（ByteBuffer），也可使用其余种类的数组。可是一个缓冲区不只仅是一个数组，缓冲区提供了对数据的结构化访问以及维护读写位置（limit）等信息。

最经常使用的缓冲区是ByteBuffer，一个ByteBuffer提供了一组功能用于操做byte数组。除了ByteBuffer，还有其余的一些缓冲区，事实上，每一种Java基本类型（除了Boolean类型）都对应有一种缓冲区，具体以下：

• ByteBuffer：字节缓冲区

• CharBuffer：字符缓冲区

• ShortBuffer：短整型缓冲区

• IntBuffer：整型缓冲区

• LongBuffer：长整型缓冲区

• FloatBuffer：浮点型缓冲区

• DoubleBuffer：双精度浮点型缓冲区

每个Buffer类都是Buffer接口的一个子实例。除了ByteBuffer，每个Buffer类都有彻底同样的操做，只是它们所处理的数据类型不同。由于大多数标准I/O操做都使用ByteBuffer，因此它除了具备通常缓冲区的操做以外还提供一些特有的操做，方便网络读写。

2. 通道Channel

Channel是一个通道，能够经过它读取和写入数据，它就像输水管道同样，网络数据经过Channel读取和写入。通道与流的不一样之处在于通道是双向的，流只是在一个方向上移动（一个流必须是InputStream 或者 OutputStream的子类），并且通道能够用于读，写或者同时用于读写。

由于Channel是全双工的，因此它能够比流更好地映射底层操做系统的API。特别是在UNIX网络编程模型中，底层操做系统的通道都是全双工的，同时支持读写操做。 

根据Channel的类继承关系，实际上Channel能够分为两大类：分别是用于网络读写的SelectableChannel和用于文件操做的FileChannel。本节涉及的ServerSocketChannel和SocketChannel都是SelectableChannel的子类。

3. 多路复用器Selector

多路复用器Selector，它是Java NIO编程的基础，熟练地掌握Selector对于掌握NIO编程相当重要。多路复用器提供选择已经就绪的任务的能力。简单来说，Selector会不断地轮询注册在其上的Channel，若是某个Channel上面有新的TCP链接接入，读和写事件，这个Channel就处于就绪状态，会被Selector轮询出来，而后经过SelectionKey能够获取就绪Channel的集合，进行后续的I/O操做。

一个多路复用器Selector能够同时轮询多个Channel，因为JDK使用了epoll()代替传统的select实现，因此它并没有最大链接句柄1024/2048的限制。这也就意味着只须要一个线程负责Selector的轮询，就能够接入成千上万的客户端，这确实是个很是巨大的进步。