Java NIO：NIO概述

Java NIO：NIO概述

　　在上一篇博文中讲述了几种IO模型，如今咱们开始进入Java NIO编程主题。NIO是Java 4里面提供的新的API，目的是用来解决传统IO的问题。本文下面分别从Java NIO的几个基础概念介绍起。

　　如下是本文的目录大纲：

　　一.NIO中的几个基础概念

　　二.Channel

　　三.Buffer

　　四.Selector

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一.NIO中的几个基础概念

　　在NIO中有几个比较关键的概念：Channel（通道），Buffer（缓冲区），Selector（选择器）。

　　首先从Channel提及吧，通道，顾名思义，就是通向什么的道路，为某个提供了渠道。在传统IO中，咱们要读取一个文件中的内容，一般是像下面这样读取的：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException  {
    	File file = new File("data.txt");
    	InputStream inputStream = new FileInputStream(file);
    	byte[] bytes = new byte[1024];
    	inputStream.read(bytes);
    	inputStream.close();
    }   
}

 　　这里的InputStream实际上就是为读取文件提供一个通道的。

　　所以能够将NIO 中的Channel同传统IO中的Stream来类比，可是要注意，传统IO中，Stream是单向的，好比InputStream只能进行读取操做，OutputStream只能进行写操做。而Channel是双向的，既可用来进行读操做，又可用来进行写操做。

　　Buffer（缓冲区），是NIO中很是重要的一个东西，在NIO中全部数据的读和写都离不开Buffer。好比上面的一段代码中，读取的数据时放在byte数组当中，而在NIO中，读取的数据只能放在Buffer中。一样地，写入数据也是先写入到Buffer中。

　　下面介绍一下NIO中最核心的一个东西：Selector。能够说它是NIO中最关键的一个部分，Selector的做用就是用来轮询每一个注册的Channel，一旦发现Channel有注册的事件发生，便获取事件而后进行处理。

　　好比看下面的这个例子：

 　　

　　用单线程处理一个Selector，而后经过Selector.select()方法来获取到达事件，在获取了到达事件以后，就能够逐个地对这些事件进行响应处理。

二.Channel

　　在前面已经提到，Channel和传统IO中的Stream很类似。虽然很类似，可是有很大的区别，主要区别为：通道是双向的，经过一个Channel既能够进行读，也能够进行写；而Stream只能进行单向操做，经过一个Stream只能进行读或者写；

　　如下是经常使用的几种通道：

• FileChannel
• SocketChanel
• ServerSocketChannel
• DatagramChannel

　　经过使用FileChannel能够从文件读或者向文件写入数据；经过SocketChannel，以TCP来向网络链接的两端读写数据；经过ServerSocketChanel可以监听客户端发起的TCP链接，并为每一个TCP链接建立一个新的SocketChannel来进行数据读写；经过DatagramChannel，以UDP协议来向网络链接的两端读写数据。

　　下面给出经过FileChannel来向文件中写入数据的一个例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException  {
    	File file = new File("data.txt");
    	FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(file);
    	FileChannel channel = outputStream.getChannel();
    	ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    	String string = "java nio";
    	buffer.put(string.getBytes());
    	buffer.flip();     //此处必需要调用buffer的flip方法
    	channel.write(buffer);
    	channel.close();
    	outputStream.close();
    }   
}

 　　经过上面的程序会向工程目录下的data.txt文件写入字符串"java nio"，注意在调用channel的write方法以前必须调用buffer的flip方法，不然没法正确写入内容，至于具体缘由将在下篇博文中具体讲述Buffer的用法时阐述。

三.Buffer

　　Buffer，故名思意，缓冲区，其实是一个容器，是一个连续数组。Channel提供从文件、网络读取数据的渠道，可是读取或写入的数据都必须经由Buffer。具体看下面这张图就理解了：

　　上面的图描述了从一个客户端向服务端发送数据，而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，而后将Buffer中的内容写入通道。服务端这边接收数据必须经过Channel将数据读入到Buffer中，而后再从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，经常使用的Buffer的子类有：

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

　　若是是对于文件读写，上面几种Buffer均可能会用到。可是对于网络读写来讲，用的最多的是ByteBuffer。

　　关于Buffer的具体使用以及它的limit、posiion和capacity这几个属性的理解在下一篇文章中讲述。

四.Selector

　　Selector类是NIO的核心类，Selector可以检测多个注册的通道上是否有事件发生，若是有事件发生，便获取事件而后针对每一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能够管理多个通道，也就是管理多个链接。这样使得只有在链接真正有读写事件发生时，才会调用函数来进行读写，就大大地减小了系统开销，而且没必要为每一个链接都建立一个线程，不用去维护多个线程，而且避免了多线程之间的上下文切换致使的开销。

　　与Selector有关的一个关键类是SelectionKey，一个SelectionKey表示一个到达的事件，这2个类构成了服务端处理业务的关键逻辑。

　　关于Selector类的具体使用将在后续文章中阐述。

　　参考资料：

　　http://blog.csdn.net/wuxianglong/article/details/6604817

　　http://www.360doc.com/content/12/0515/11/1542811_211144310.shtml

　　http://www.iteye.com/topic/834447

　　http://weixiaolu.iteye.com/blog/1479656

　　http://ifeve.com/overview/