Java NIO工作機制簡介

前言

本博客只簡單介紹NIO的原理實現和基本工作流程

I/O和NIO的本質區別

NIO將填充和提取緩衝區的I/O操作轉移到了操作系統

I/O 以流的方式處理數據，而 NIO 以緩衝區的方式處理數據；IO是阻塞的，NIO是非阻塞的，直到有數據被讀取或者數據完全寫入時，IO線程纔開始執行操作，而NIO在如何情況都是非阻塞的

通道(Channel)和緩衝區(Buffer)

NIO三個核心對象：通道(Channel)、緩衝區(Buffer)和選擇器(Selector)

緩衝區只暫時儲存數據，通道用於讀取和寫入操作，作用相當於IO流，與IO流不同的是通道是雙向的。

NIO操作中，從通道讀取的數據必須先放在緩衝區中，發送給通道的數據也先放在緩衝區中。

NIO通道

通道：通道是一個對象，可以通過它讀取和寫入數據，可以理解爲是對原I/O包中的流的模擬。

通道和流的區別在於通道是雙向。通道可以用於讀、寫或者同時用於讀寫，而流只有一個方向，即一個流必須是InputStream的子類或者OutputStream的子類。

• FileChannel：從文件中讀寫數據。
• DatagramChannel：能通過UDP讀寫網絡中的數據。
• SocketChannel：能通過TCP讀寫網絡中的數據。
• ServerSocketChannel：可以監聽新進來的TCP連接，像Web服務器那樣。對每一個新進來的連接都會創建一個Socke Channel。

NIO緩衝區

緩衝區：緩衝區實質上是一個數組。最常用的緩衝區類型是ByteBuffer，對應Java的基本類型都有一種緩衝區區

緩衝區類型：
- ByteBuffer
- CharBuffer
- ShortBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- FloatBuffer
- DoubleBuffer

NIO選擇器

選擇器(Selector)：選擇器用於監聽多個通道的事件。Selector允許單線程處理多個 Channel。也就是說可以註冊多個通道，使用同一個選擇器，只要開一條線程就可以執行

NIO讀寫操作

NIO讀取過程：先創建一個緩衝區，通道讀取數據放在這個緩衝區

graph LR

Channel-->Buffer

NIO寫入過程：也是先創建一個緩衝區，裏面有儲存數據的話，將這些數據發給管道執行寫入操作

graph LR
Buffer-->Channel

文件讀取操作
讀取文件過程：從FileInputStream獲取Channel，創建Buffer，將數據從Channel讀到Buffer中

//從FileInputStream獲取通道
FileInputStream fis = new FileInputStream( "readandshow.txt" );
FileChannel fc = fis.getChannel();
//創建緩衝區
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
//將數據從通道讀到緩衝區
fc.read( buffer );

文件寫入過程

FileOutputStream fout=new FileOutputStream("write.txt");
FileChannel fc=fout.getChannel();
ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
for (int i=0; i<data.length; i++) {
      buffer.put(data[i]);
}
buffer.flip();
fc.write(buffer);

附錄：
NIO入門
NIO系列教程