NIO编程学习笔记（一）

NIO的概述

简介

IO与NIO的区别

什么是面向流？什么是面向缓冲区？

NIO的三大组件

Channel(通道)&&Buffer(缓冲区)

Selector(选择器)

案例实现（三大组件的基本使用）

NIO的概述

简介

NIO全称是non-blocking io，即非阻塞IO。

Java NIO（New IO）是从Java 1.4版本开始引入的一个新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

IO与NIO的区别

IO	NIO
面向流(Stream Oriented)	面向缓冲区(Buffer Oriented)
阻塞IO(Blocking IO)	非阻塞IO(NonBlocking IO)
	选择器(Selectors)

什么是面向流？什么是面向缓冲区？

传统IO在传输数据时，根据输入输出的不同需要分别建立不同的链接，而且传输的数据是以流的形式在链接上进行传输的。

就像自来水要通过水管将自来水厂和家连接起来一样，如图：

NIO在传输数据时，会在输入输出端之间建立通道，然后将数据放入到缓冲区中。缓冲区通过通道来传输数据

这里通道就像是铁路，能够连通两个地点。缓冲区就像是火车，能够真正地进行数据的传输。

简单的来说就是不用建立两个通道了。

NIO的三大组件

Channel(通道)&&Buffer(缓冲区)

NIO有三大组件，其中最为核心的就是Channel和Buffer。

Channel有一点类似于Stream，它就是读写数据的双向通道，可以从Channel将数据读入Buffer，也可以将Buffer的数据写入Channel，而之前的Stream要么是输入，要么是输出，Channel要比Stream更加底层。

简而言之就是，通道负责传输，缓冲区负责存储。

常见的Channel有：

FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServletSocketChannel

常见的Buffer有：

ByteBuffer（MappedByteBuffer、DirectByteBuffer、HeapByteBuffer）
CharBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer

Selector(选择器)

用选择器来形容它可能会有一点抽象。

最初我们开发服务器的时候是使用多线程进行设计的。

缺点：

内存占用高
线程上下文切换成本高
只适合连接数少的场景

之后我们引入了线程池的概念

缺点：

阻塞模式下，线程仅能处理一个 socket 连接
仅适合短连接场景

Selector设计服务器

selector 的作用就是配合一个线程来管理多个 channel，获取这些 channel 上发生的事件，这些 channel 工作在非阻塞模式下，不会让线程吊死在一个 channel 上。适合连接数特别多，但流量低的场景（low traffic）

案例实现（三大组件的基本使用）

简单的使用了一下

public class NIO_demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 文件的channel作为数据的读写通道
            FileChannel channel = new FileInputStream("data.txt").getChannel();
            //准备缓冲区 allocate() 缓冲区大小
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
            while (true) {
                // 从channel读取数据，向buffer写入
                int len = channel.read(buffer);
                // 没有内容了
                if (len == -1) {
                    break;
                }
                
                // 切换至读模式
                buffer.flip();

                // 检查是否有剩余的数据
                while (buffer.hasRemaining()) {
                    // 一次读一个字节
                    byte b = buffer.get();
                    System.out.println((char)b);
                }
                // 切换为写模式
                buffer.clear();
            }
        }
        catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}