NIO学习笔记

一、NIO的核心部分

1. 通道（channel）：用于读操作和写操作，主要负责数据的“运输”。相当于传统IO中的stream，不过stream是单向的。
2. 缓冲区（buffer）：一个容器，用于存储数据。
3. 选择器（selector）：核心类，能够检测多个注册的通道上是否有事件发生，因此一个线程可以管理多个通道。
   
   

二、为什么使用NIO

使用NIO主要就是为了提高IO的速度

1. 传统IO是基于字节流和字符进行操作的，而NIO是基于通道（channel）和缓冲区（buffer）进行操作的，这样一来数据的偏移操作非常方便。
2. 传统IO是阻塞的，如果发出IO请求后数据没有就绪，会处于阻塞状态，而NIO通过通道操作数据，因此一个通道无数据可读，可以切换到另一个通道。
3. NIO有选择器，因此单线程可以操作多个通道。

三、简单的NIO读和写例子

1. 从文件中读取
   与传统IO不同的是，使用NIO从文件中读取主要分为三步：
   （1）从FileInputStream中获取channel；

   FileInputStream fin = new FileInputStream( "readandshow.txt" );
   FileChannel fc = fin.getChannel();
   

   （2）创建buffer；

   ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
   

   （3）将数据从channel读到buffer中。

   fc.read( buffer );
   
   

2. 写入文件
   类似的，利用NIO写入文件也分为三步：
   （1）从FileInputStream中获取channel；

      FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "writesomebytes.txt" );
      FileChannel fc = fout.getChannel();
      

   （2）创建一个缓冲区并在其中放入一些数据；

      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
      for (int i=0; i<message.length; ++i) {
          buffer.put( message[i] );  //从message数组中取出放入buffer
      }
      buffer.flip();    //将buffer由写模式切换为读模式

   （3）将数据从buffer写到通道中。

      fc.write( buffer );
      
   

四、buffer内部细节

1. flip()函数源码

public final Buffer flip() {
    limit = position;
    position = 0;
    mark = -1;
    return this;
}
 

这里可以注意到limit,position和mark三个变量
（1） capacity：表明可以储存在缓冲区中的最大数据容量。
（2） position：下一个可插入的位置(写buffer时)或者下一个可读的位置(读buffer时)。
（3） limit：最多能写多少数据(写buffer时，相当于capacity)，可以读多少数据(在从通道读入缓冲区时)。
（4） mark：标记，记录当前position的位置，可以通过reset()恢复到mark的位置。

五、选择器

1. selector的创建

   Selector selector = Selector.open();

2. 因为选择器是用于管理通道的，因此需要将通道注册到相应的选择器上
   channel.configureBlocking(false); //使用selector必须保证channel是非阻塞的模式
   SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);

   注意register的第二个参数表示对选择器对什么事件感兴趣。
   而返回值记录了包括channel，buffer，interest集合和ready集合等。

3. 通过selector选择通道
   可以使用select（）函数进行选择，select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。
4. selectedKeys()函数
   一旦调用了select()方法，并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了，然后可以通过调用selector的selectedKeys()方法，访问“已选择键集（selected key set）”中的就绪通道。这里的selectorKey的就是之前注册到该selector的通道。

5. 示例程序

   Selector selector = Selector.open();   //开启选择器
   channel.configureBlocking(false);      //非阻塞模式
   SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);//注册
   while(true) {
     int readyChannels = selector.select();   //选择通道
     if(readyChannels == 0) continue;
     Set selectedKeys = selector.selectedKeys();   //获取通道
     Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
     while(keyIterator.hasNext()) {
       SelectionKey key = keyIterator.next();
       if(key.isAcceptable()) {
           // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
       } else if (key.isConnectable()) {
           // a connection was established with a remote server.
       } else if (key.isReadable()) {
           // a channel is ready for reading
       } else if (key.isWritable()) {
           // a channel is ready for writing
       }
       keyIterator.remove();   //需要自己移除处理完的通道
     }
   }

六、NIO和IO的使用场景

NIO具备一定的优点，但并不是说传统IO就一无是处

（1）在处理数据上，如果遇到逐行处理的情况，如：

    Name: Anna
    Age: 25
    Email: [e-mail]
    Phone: [phone]

传统的IO可以这样写：

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));
String nameLine   = reader.readLine();
String ageLine    = reader.readLine();
String emailLine  = reader.readLine();
String phoneLine  = reader.readLine();

但如果使用NIO：

    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
    int bytesRead = inChannel.read(buffer);

你就不知道缓冲区内是否刚好是一行数据，这样处理起来会比较麻烦。

（2）如果需要管理同时打开的成千上万个连接，这些连接每次只是发送少量的数据，例如聊天服务器，实现NIO的服务器可能是一个优势。
如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上，如P2P网络中，使用一个单独的线程来管理你所有出站连接，可能是一个优势。
但如果你有少量的连接使用非常高的带宽，一次发送大量的数据，也许典型的IO服务器实现可能非常契合。

学习参考：http://ifeve.com/java-nio-all/ Java NIO 系列教程
https://www.ibm.com/developer... NIO入门