什么是NIO？
NIO（non blocking IO），是JDK提供的新API。从JDK1.4开始，Java提供了一系列改进的输入/输出的新特性，被统称为 NIO(即 New IO)，是同步非阻塞IO；
NIO相关类都被放在 java.nio包及子包下，并且对原java.io包中的很多类进行改写；
NIO 有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector(选择器) ，在前面分别已经详细介绍过了；
NIO是面向缓冲区或者面向块编程的。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，使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络；
NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求或者读取数据，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；
通俗理解就是NIO是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有10000个请求过来,根据实际情况，可以分配50或者100个线程来处理。不像之前的阻塞IO那样，非得分配10000个。
BIO与NIO比较
- BIO 以流的方式处理数据,而 NIO 以块的方式处理数据,块 I/O 的效率比流 I/O 高很多；
- BIO 是阻塞的，NIO则是非阻塞的；
- BIO基于字节流和字符流进行操作，而 NIO 基于Channel(通道)和 Buffer(缓冲区)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。Selector(选择器)用于监听多个通道的事件（比如：连接请求，数据到达等），因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道；
ServerSocketChannel API
ServerSocketChannel 在服务器端监听新的客户端Socket连接
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
| public static ServerSocketChannel open() | 得到一个 ServerSocketChannel 通道 |
| public final ServerSocketChannel bind(SocketAddress local) | 设置服务器端端口号 |
| public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block) | 设置阻塞或非阻塞模式，取值 |
| false 表示采用非阻塞模式 | |
| public SocketChannel accept() | 接收一个连接，返回代表这个连接的通道对象 |
| public final SelectionKey register(Selector sel, int ops) | 注册一个选择器并设置监听事件 |
SocketChannel API
SocketChannel，网络 IO 通道，具体负责进行读写操作。NIO 把缓冲区的数据写入通道，或者把通道里的数据读到缓冲区
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
| public static SocketChannel open() | 得到一个 SocketChannel 通道 |
| public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block) | 设置阻塞或非阻塞模式，取值false 表示采用非阻塞模式 |
| public boolean connect(SocketAddress remote) | 连接服务器 |
| public boolean finishConnect() | 如果上面的方法连接失败，接下来就要通过该方法完成连接操作 |
| public int write(ByteBuffer src) | 往通道里写数据 |
| public int read(ByteBuffer dst) | 从通道里读数据 |
| public final SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att) | 注册一个选择器并设置监听事件，最后一个参数可以设置共享数 |
| public final void close() | 关闭通道 |
NIO三大核心关系
示意图：
关系说明：
- 每个channel都会对应一个Buffer
- Selector 对应一个线程， 一个线程对应多个channel(连接)
- 程序切换到哪个channel 是有事件决定的, Event就是一个重要的概念
- Selector 会根据不同的事件，在各个通道上切换
- Buffer 就是一个内存块 ， 底层是有一个数组
- 数据的读取写入是通过Buffer, 这个和BIO , BIO 中要么是输入流，或者是输出流, 不能双向，但是NIO的Buffer是可以读也可以写, 需要flip方法切换
- channel 是双向的, 可以返回底层操作系统的情况, 比如Linux操作系统底层通道就是双向的.
NIO非阻塞网络编程原理分析
示意图：
原理说明:
- 当客户端连接时，会通过ServerSocketChannel 得到 SocketChannel
- Selector 进行监听 select 方法, 返回有事件发生的通道的个数
- 将socketChannel注册到Selector上, register(Selector sel, int ops), 一个selector上可以注册多个SocketChannel
- 注册后返回一个 SelectionKey, 会和该Selector 关联(集合)
- 进一步得到各个 SelectionKey(有事件发生)
- 在通过SelectionKey反向获取 SocketChannel,方法 channel()
- 可以通过得到的 channel, 完成业务处理
代码示例：
public class NIOServer {
public static void main(String[] args) throws Exception{
// 创建一个ServerSocketChannel
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// 创建一个Selector
Selector selector = Selector.open();
// 绑定端口并开启服务端监听
InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress(8000);
serverSocketChannel.socket().bind(inetSocketAddress);
// 设置为非阻塞
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 将ServerSocketChannel注册到selector，事件类型为OP_ACCEPT
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true){ // 循环等待客户端的连接
if(selector.select(1000) == 0){ // 阻塞1秒，如果没有事件发生，则结束此次循环
System.out.println("还未有客户端进行连接。。。");
continue;
}
// 获取关注的事件集合
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey selectionKey = iterator.next();
// 根据selectionKey的事件类型分别进行处理
if (selectionKey.isAcceptable()) { // OP_ACCEPT 有新的客户端连接
// 为该客户端生成一个socketChannel
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
// 设置通道为非阻塞
socketChannel.configureBlocking(false);
// 将socketChannel注册到Selector，事件类型为OP_READ，同时给socketChannel关联一个buffer
socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));
} else if (selectionKey.isReadable()) { // OP_READ 有读的事件
// 通过key反向获取channel
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
// 获取到该channel的buffer
ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) selectionKey.attachment();
socketChannel.read(byteBuffer);
System.out.println("客户端发送的内容：" + new String(byteBuffer.array()));
}
// 处理完后手动移除此selectionKey
iterator.remove();
}
}
}
}
public class NIOClient {
public static void main(String[] args) throws Exception{
// 创建一个网络通道
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
// 设置为非阻塞
socketChannel.configureBlocking(false);
// 服务端地址和端口
InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000);
if(!socketChannel.connect(inetSocketAddress)){
while (!socketChannel.finishConnect()) {
System.out.println("客户端正在连接。。。。。");
}
}
String msg = "hello,2020";
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
socketChannel.write(byteBuffer);
System.in.read();
}
}
