Java之NIO的基本概念
一.NIO中的幾個基礎(chǔ)概念
在NIO中有幾個比較關(guān)鍵的概念：Channel（通道），Buffer（緩沖區(qū)），Selector（選擇器）。
首先從Channel說起吧，通道，顧名思義，就是通向什么的道路，為某個提供了渠道。在傳統(tǒng)IO中，我們要讀取一個文件中的內(nèi)容，通常是像下面這樣讀取的：
publicclassTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） throws IOException { File file =newFile（ “data.txt”）; InputStream inputStream = newFileInputStream（file）; byte［］ bytes =newbyte［ 1024］; inputStream.read（bytes）; inputStream.close（）; } }
這里的InputStream實際上就是為讀取文件提供一個通道的。
因此可以將NIO 中的Channel同傳統(tǒng)IO中的Stream來類比，但是要注意，傳統(tǒng)IO中，Stream是單向的，比如InputStream只能進行讀取操作，OutputStream只能進行寫操作。而Channel是雙向的，既可用來進行讀操作，又可用來進行寫操作。
Buffer（緩沖區(qū)），是NIO中非常重要的一個東西，在NIO中所有數(shù)據(jù)的讀和寫都離不開Buffer。比如上面的一段代碼中，讀取的數(shù)據(jù)時放在byte數(shù)組當(dāng)中，而在NIO中，讀取的數(shù)據(jù)只能放在Buffer中。同樣地，寫入數(shù)據(jù)也是先寫入到Buffer中。
下面介紹一下NIO中最核心的一個東西：Selector。可以說它是NIO中最關(guān)鍵的一個部分，Selector的作用就是用來輪詢每個注冊的Channel，一旦發(fā)現(xiàn)Channel有注冊的事件發(fā)生，便獲取事件然后進行處理。
比如看下面的這個例子：
用單線程處理一個Selector，然后通過Selector.select（）方法來獲取到達事件，在獲取了到達事件之后，就可以逐個地對這些事件進行響應(yīng)處理。
二.Channel
在前面已經(jīng)提到，Channel和傳統(tǒng)IO中的Stream很相似。雖然很相似，但是有很大的區(qū)別，主要區(qū)別為：通道是雙向的，通過一個Channel既可以進行讀，也可以進行寫；而Stream只能進行單向操作，通過一個Stream只能進行讀或者寫；
以下是常用的幾種通道：
- FileChannel
- SocketChanel
- ServerSocketChannel
- DatagramChannel
通過使用FileChannel可以從文件讀或者向文件寫入數(shù)據(jù)；通過SocketChannel，以TCP來向網(wǎng)絡(luò)連接的兩端讀寫數(shù)據(jù)；通過ServerSocketChanel能夠監(jiān)聽客戶端發(fā)起的TCP連接，并為每個TCP連接創(chuàng)建一個新的SocketChannel來進行數(shù)據(jù)讀寫；通過DatagramChannel，以UDP協(xié)議來向網(wǎng)絡(luò)連接的兩端讀寫數(shù)據(jù)。
下面給出通過FileChannel來向文件中寫入數(shù)據(jù)的一個例子：
/** * Java學(xué)習(xí)交流QQ群：589809992 我們一起學(xué)Java！ */publicclassTest{publicstaticvoidmain（String［］ args） throwsIOException { File file =newFile（ “data.txt”）; FileOutputStream outputStream = newFileOutputStream（file）; FileChannel channel = outputStream.getChannel（）; ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate（ 1024）; String string = “java nio”; buffer.put（string.getBytes（））; buffer.flip（）; //此處必須要調(diào)用buffer的flip方法channel.write（buffer）; channel.close（）; outputStream.close（）; } }
通過上面的程序會向工程目錄下的data.txt文件寫入字符串”java nio”，注意在調(diào)用channel的write方法之前必須調(diào)用buffer的flip方法，否則無法正確寫入內(nèi)容，至于具體原因?qū)⒃谙缕┪闹芯唧w講述Buffer的用法時闡述。
三.Buffer
Buffer，故名思意，緩沖區(qū)，實際上是一個容器，是一個連續(xù)數(shù)組。Channel提供從文件、網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)的渠道，但是讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)都必須經(jīng)由Buffer。具體看下面這張圖就理解了：
上面的圖描述了從一個客戶端向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)，然后服務(wù)端接收數(shù)據(jù)的過程。客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)時，必須先將數(shù)據(jù)存入Buffer中，然后將Buffer中的內(nèi)容寫入通道。服務(wù)端這邊接收數(shù)據(jù)必須通過Channel將數(shù)據(jù)讀入到Buffer中，然后再從Buffer中取出數(shù)據(jù)來處理。
在NIO中，Buffer是一個頂層父類，它是一個抽象類，常用的Buffer的子類有：
- ByteBuffer
- IntBuffer
- CharBuffer
- LongBuffer
- DoubleBuffer
- FloatBuffer
- ShortBuffer
如果是對于文件讀寫，上面幾種Buffer都可能會用到。但是對于網(wǎng)絡(luò)讀寫來說，用的最多的是ByteBuffer。
關(guān)于Buffer的具體使用以及它的limit、posiion和capacity這幾個屬性的理解在下一篇文章中講述。
四.Selector
Selector類是NIO的核心類，Selector能夠檢測多個注冊的通道上是否有事件發(fā)生，如果有事件發(fā)生，便獲取事件然后針對每個事件進行相應(yīng)的響應(yīng)處理。這樣一來，只是用一個單線程就可以管理多個通道，也就是管理多個連接。這樣使得只有在連接真正有讀寫事件發(fā)生時，才會調(diào)用函數(shù)來進行讀寫，就大大地減少了系統(tǒng)開銷，并且不必為每個連接都創(chuàng)建一個線程，不用去維護多個線程，并且避免了多線程之間的上下文切換導(dǎo)致的開銷。
與Selector有關(guān)的一個關(guān)鍵類是SelectionKey，一個SelectionKey表示一個到達的事件，這2個類構(gòu)成了服務(wù)端處理業(yè)務(wù)的關(guān)鍵邏輯。
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