一、NIO是什么？
NIO的全称是New I/O，与之相对应的是Java中传统的I/O，这里都指的是Java的API包。
传统的IO包提供的是同步阻塞IO，即当用户线程发出IO请求后，内核会去查看数据是否已经就绪，若未就绪，则用户线程会处于阻塞状态（让出CPU），当数据就绪后，内核会将数据复制到用户线程，并把结果返回给用户线程，同时接触用户线程的阻塞，同步体现在用户线程需要等待数据就绪后才能向后执行（后面的执行依赖于前面的结果）。服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，线程数量也会受到。
而NIO包提供的IO是同步非阻塞IO，非阻塞体现在用户线程发起IO请求后，会直接得到返回结果，即便在数据未就绪的情况下，也能马上得到失败信息。而同步体现在用户线程需要主动去轮询直到发现数据就绪，再主动将数据从内核拷贝到用户线程。服务器实现模式为多个连接一个线程（IO多路复用），即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
传统IO模型 |
NIO |
|
客户端个数IO线程 |
1:1 |
M：1（1个IO线程处理多个客户端连接） |
IO类型（阻塞） |
阻塞IO |
非阻塞IO |
IO类型（同步） |
同步IO |
同步IO（IO多路复用） |
API使用难度 |
简单 |
非常复杂 |
调式难度 |
简单 |
复杂 |
可靠性 |
非常差 |
高 |
吞吐量 |
低 |
高 |
二、NIO包API的用法。
（1）Channel：Java NIO中的所有I/O操作都基于Channel对象，一个Channel（通道）代表和某一实体的连接，这个实体可以是文件、网络套接字等。也就是说，通道是Java NIO提供的一座桥梁，用于我们的程序和操作系统底层I/O服务进行交互。
FileChannel：文件通道，从输入流输出流中获取实例，常见的使用场景就是从一个文件拷贝其内容到另一个文件。
-
FileInputStream fis =
new FileInputStream(
“E://zfb.txt”);
-
FileChannel ifc = fis.getChannel();
-
FileOutputStream os =
new FileOutputStream(
“E://zfb2.txt”);
-
FileChannel ofc = os.getChannel();
-
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(
1024);
-
while (ifc.read(buffer) != -
1){
-
System.out.println(
1);
-
buffer.flip();
-
ofc.write(buffer);
-
buffer.clear();
-
}
SocketChannel/ServerSocketChannel：套接字通道，通过静态方法获取实例，使用场景在最后会给出demo。
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
（2）Buffer：NIO中所使用的缓冲区不是一个简单的byte数组，而是封装过的Buffer类，通过它提供的API，我们可以灵活的操纵数据。与Java基本类型相对应，NIO提供了多种 Buffer 类型，如ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer等，区别就是读写缓冲区时的单位长度不一样（以对应类型的变量为单位进行读写）。Buffer中有3个很重要的变量，它们是理解Buffer工作机制的关键，分别是capacity （总容量）、position （指针当前位置）、limit （读/写边界位置）。
接下来看三个方法flip、rewind、clear
-
public final Buffer flip() {
//用于写模式到读模式的转换
-
limit = position;
//设置上届为当前位置
-
position =
0;
//当前位置设置为0
-
mark = -
1;
//重置写标记
-
return
this;
-
}
-
public final Buffer rewind() {
//设置当前位置为0
-
position =
0;
-
mark = -
1;
-
return
this;
-
}
-
public final Buffer clear() {
//通过指针移动的方式清空缓冲区
-
position =
0;
//设置当前位置为0
-
limit = capacity;
//上限为容量
-
mark = -
1;
-
return
this;
-
}
（3）Selector：Selector（选择器）是一个特殊的组件，用于采集各个通道的状态（或者说事件）。我们先将通道注册到选择器，并设置关心的事件，然后就可以通过调用select()方法，监听关注事件的发生。通道有4个事件可供我们监听：Accept、Connect、Read、Write。
selector.select()方法是阻塞的方法！！！若注册的通道没有事件到达，则不会向下执行。但是NIO的IO机制是非阻塞的！！！
三、NIO的编程模型——基于Reactor模式的事件驱动。
NIO是同步非阻塞的，但是提供了基于Selector的异步网络IO。这句话的意思是NIO的IO机制是同步非阻塞的，而基于Selector这个组件的编程模型（Reactor）是事件驱动的，是异步的。
下面来看一下一般采用NIO的编程模型：
demo服务端代码：
-
public
class NIOServer {
-
-
private
final
static
int BUFFER_SIZE =
1024;
-
-
private
final
static
int PORT =
52621;
-
-
private ServerSocketChannel serverSocketChannel;
-
-
private ByteBuffer byteBuffer;
-
-
private Selector selector;
-
-
public NIOServer(){
-
try {
-
init();
-
}
catch (IOException e) {
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
-
public void init() throws IOException {
//初始化
-
serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
-
serverSocketChannel.configureBlocking(
false);
-
serverSocketChannel.bind(
new InetSocketAddress(PORT));
-
selector = Selector.open();
-
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
-
byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER_SIZE);
-
-
}
-
-
private void listen() throws IOException {
-
while (
true){
-
if (selector.select() ==
0){
-
continue;
-
}
-
Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
-
while (iterator.hasNext()){
-
SelectionKey key = iterator.next();
-
if (key.isAcceptable()){
-
ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
-
SocketChannel socketChannel = ssc.accept();
-
socketChannel.configureBlocking(
false);
-
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
-
replyClient(socketChannel);
-
}
-
if (key.isReadable()){
-
readDataFromClient(key);
-
}
-
iterator.remove();
-
}
-
}
-
}
-
-
private void readDataFromClient(SelectionKey key) throws IOException {
-
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
-
byteBuffer.clear();
-
int n;
-
while ((n = socketChannel.read(byteBuffer)) >
0){
-
byteBuffer.flip();
-
while (byteBuffer.hasRemaining()){
-
socketChannel.write(byteBuffer);
-
}
-
byteBuffer.clear();
-
}
-
if (n <
0){
-
socketChannel.close();
-
}
-
}
-
-
private void replyClient(SocketChannel channel) throws IOException {
-
byteBuffer.clear();
-
byteBuffer.put(
"Hello,I am server!".getBytes());
-
byteBuffer.flip();
-
channel.write(byteBuffer);
-
}
-
-
public static void main(String[] args) {
-
try {
-
new NIOServer().listen();
-
}
catch (IOException e) {
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
}
客户端代码：
-
public
class NIOClient {
-
-
private
final
static
int BUFFER_SIZE =
1024;
-
-
private
final
static
int PORT =
52621;
-
-
private SocketChannel socketChannel;
-
-
private ByteBuffer byteBuffer;
-
-
public void connect() throws IOException {
-
socketChannel = SocketChannel.open();
-
socketChannel.connect(
new InetSocketAddress(
"127.0.0.1", PORT));
-
byteBuffer = ByteBuffer.allocate(BUFFER_SIZE);
-
receive();
-
}
-
-
private void receive() throws IOException {
-
while (
true){
-
int n;
-
byteBuffer.clear();
-
while ((n = socketChannel.read(byteBuffer)) >
0){
-
byteBuffer.flip();
-
System.out.println(
"从服务器收到消息： " +
new String(byteBuffer.array()));
-
//socketChannel.write(byteBuffer);//发消息
-
byteBuffer.clear();
-
}
-
}
-
}
-
-
public static void main(String[] args) {
-
try {
-
new NIOClient().connect();
-
}
catch (IOException e) {
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
}
一、NIO是什么？
NIO的全称是New I/O，与之相对应的是Java中传统的I/O，这里都指的是Java的API包。
传统的IO包提供的是同步阻塞IO，即当用户线程发出IO请求后，内核会去查看数据是否已经就绪，若未就绪，则用户线程会处于阻塞状态（让出CPU），当数据就绪后，内核会将数据复制到用户线程，并把结果返回给用户线程，同时接触用户线程的阻塞，同步体现在用户线程需要等待数据就绪后才能向后执行（后面的执行依赖于前面的结果）。服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，线程数量也会受到。
而NIO包提供的IO是同步非阻塞IO，非阻塞体现在用户线程发起IO请求后，会直接得到返回结果，即便在数据未就绪的情况下，也能马上得到失败信息。而同步体现在用户线程需要主动去轮询直到发现数据就绪，再主动将数据从内核拷贝到用户线程。服务器实现模式为多个连接一个线程（IO多路复用），即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
传统IO模型 |
NIO |
|
客户端个数IO线程 |
1:1 |
M：1（1个IO线程处理多个客户端连接） |
IO类型（阻塞） |
阻塞IO |
非阻塞IO |
IO类型（同步） |
同步IO |
同步IO（IO多路复用） |
API使用难度 |
简单 |
非常复杂 |
调式难度 |
简单 |
复杂 |
可靠性 |
非常差 |
高 |
吞吐量 |
低 |
高 |
二、NIO包API的用法。
（1）Channel：Java NIO中的所有I/O操作都基于Channel对象，一个Channel（通道）代表和某一实体的连接，这个实体可以是文件、网络套接字等。也就是说，通道是Java NIO提供的一座桥梁，用于我们的程序和操作系统底层I/O服务进行交互。
FileChannel：文件通道，从输入流输出流中获取实例，常见的使用场景就是从一个文件拷贝其内容到另一个文件。
-
FileInputStream fis =
new FileInputStream(
“E://zfb.txt”);
-
FileChannel ifc = fis.getChannel();
-
FileOutputStream os =
new FileOutputStream(
“E://zfb2.txt”);
-
FileChannel ofc = os.getChannel();
-
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(
1024);
-
while (ifc.read(buffer) != -
1){
-
System.out.println(
1);
-
buffer.flip();
-
ofc.write(buffer);
-
buffer.clear();
-
}
SocketChannel/ServerSocketChannel：套接字通道，通过静态方法获取实例，使用场景在最后会给出demo。
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
（2）Buffer：NIO中所使用的缓冲区不是一个简单的byte数组，而是封装过的Buffer类，通过它提供的API，我们可以灵活的操纵数据。与Java基本类型相对应，NIO提供了多种 Buffer 类型，如ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer等，区别就是读写缓冲区时的单位长度不一样（以对应类型的变量为单位进行读写）。Buffer中有3个很重要的变量，它们是理解Buffer工作机制的关键，分别是capacity （总容量）、position （指针当前位置）、limit （读/写边界位置）。
接下来看三个方法flip、rewind、clear
-
public final Buffer flip() {
//用于写模式到读模式的转换
-
limit = position;
//设置上届为当前位置
-
position =
0;
//当前位置设置为0
-
mark = -
1;
//重置写标记
-
return
this;
-
}
-
public final Buffer rewind() {
//设置当前位置为0
-
position =
0;
-
mark = -
1;
-
return
this;
-
}
-
public final Buffer clear() {
//通过指针移动的方式清空缓冲区
-
position =
0;
//设置当前位置为0
-
limit = capacity;
//上限为容量
-
mark = -
1;
-
return
this;
-
}
（3）Selector：Selector（选择器）是一个特殊的组件，用于采集各个通道的状态（或者说事件）。我们先将通道注册到选择器，并设置关心的事件，然后就可以通过调用select()方法，监听关注事件的发生。通道有4个事件可供我们监听：Accept、Connect、Read、Write。
selector.select()方法是阻塞的方法！！！若注册的通道没有事件到达，则不会向下执行。但是NIO的IO机制是非阻塞的！！！
三、NIO的编程模型——基于Reactor模式的事件驱动。
NIO是同步非阻塞的，但是提供了基于Selector的异步网络IO。这句话的意思是NIO的IO机制是同步非阻塞的，而基于Selector这个组件的编程模型（Reactor）是事件驱动的，是异步的。
下面来看一下一般采用NIO的编程模型：
demo服务端代码：
-
public
class NIOServer {
-
-
private
final
static
int BUFFER_SIZE =
1024;
-
-
private
final
static
int PORT =
52621;
-
-
private ServerSocketChannel serverSocketChannel;
-
-
private ByteBuffer byteBuffer;
-
-
private Selector selector;
-
-
public NIOServer(){
-
try {
-
init();
-
}
catch (IOException e) {
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
-
public void init() throws IOException {
//初始化
-
serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
-
serverSocketChannel.configureBlocking(
false);
-
serverSocketChannel.bind(
new InetSocketAddress(PORT));
-
selector = Selector.open();
-
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
-
byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER_SIZE);
-
-
}
-
-
private void listen() throws IOException {
-
while (
true){
-
if (selector.select() ==
0){
-
continue;
-
}
-
Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
-
while (iterator.hasNext()){
-
SelectionKey key = iterator.next();
-
if (key.isAcceptable()){
-
ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
-
SocketChannel socketChannel = ssc.accept();
-
socketChannel.configureBlocking(
false);
-
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
-
replyClient(socketChannel);
-
}
-
if (key.isReadable()){
-
readDataFromClient(key);
-
}
-
iterator.remove();
-
}
-
}
-
}
-
-
private void readDataFromClient(SelectionKey key) throws IOException {
-
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
-
byteBuffer.clear();
-
int n;
-
while ((n = socketChannel.read(byteBuffer)) >
0){
-
byteBuffer.flip();
-
while (byteBuffer.hasRemaining()){
-
socketChannel.write(byteBuffer);
-
}
-
byteBuffer.clear();
-
}
-
if (n <
0){
-
socketChannel.close();
-
}
-
}
-
-
private void replyClient(SocketChannel channel) throws IOException {
-
byteBuffer.clear();
-
byteBuffer.put(
"Hello,I am server!".getBytes());
-
byteBuffer.flip();
-
channel.write(byteBuffer);
-
}
-
-
public static void main(String[] args) {
-
try {
-
new NIOServer().listen();
-
}
catch (IOException e) {
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
}
客户端代码：
-
public
class NIOClient {
-
-
private
final
static
int BUFFER_SIZE =
1024;
-
-
private
final
static
int PORT =
52621;
-
-
private SocketChannel socketChannel;
-
-
private ByteBuffer byteBuffer;
-
-
public void connect() throws IOException {
-
socketChannel = SocketChannel.open();
-
socketChannel.connect(
new InetSocketAddress(
"127.0.0.1", PORT));
-
byteBuffer = ByteBuffer.allocate(BUFFER_SIZE);
-
receive();
-
}
-
-
private void receive() throws IOException {
-
while (
true){
-
int n;
-
byteBuffer.clear();
-
while ((n = socketChannel.read(byteBuffer)) >
0){
-
byteBuffer.flip();
-
System.out.println(
"从服务器收到消息： " +
new String(byteBuffer.array()));
-
//socketChannel.write(byteBuffer);//发消息
-
byteBuffer.clear();
-
}
-
}
-
}
-
-
public static void main(String[] args) {
-
try {
-
new NIOClient().connect();
-
}
catch (IOException e) {
-
e.printStackTrace();
-
}
-
}
-
}