之前的 I/O 編程
在 JDK 1.4 之前，自由地使用線程是處理阻塞問題最典型的辦法。但這個解決辦法會產生它自己的問題 ― 即線程開銷，線程開銷同時影響性能和可伸縮性。
用 Java 語言寫的服務器，由於其線程與客戶機之比幾乎是一比一，因而易於受到大量線程開銷的影響，其結果是既導致了性能問題又缺乏可伸縮性。
爲了解決這個問題，Java 平臺引入了一組新的類。java.nio 包充滿了解決線程開銷問題的技巧，包中最重要的是新的 SelectableChannel 類和 Selector 類。 通道（channel）是客戶機和服務器之間的一種通信方式。 選擇器（selector）與 Windows 消息循環類似，它從不同客戶機捕獲各種事件並將它們分派到相應的事件處理程序。
通道和選擇器
NIO 的非阻塞 I/O 機制是圍繞 選擇器和 通道構建的。 Channel 類表示服務器和客戶機之間的一種通信機制。與反應器模式一致， Selector 類是 Channel 的多路複用器。 Selector 類將傳入客戶機請求多路分用並將它們分派到各自的請求處理程序。
我們將仔細考察 Channel 類和 Selector 類的各個功能，以及這兩個類如何協同工作，創建非阻塞 I/O 實現。
通道做什麼
通道表示連到一個實體（例如：硬件設備、文件、網絡套接字或者能執行一個或多個不同 I/O 操作（例如：讀或寫）的程序組件）的開放連接。可以異步地關閉和中斷 NIO 通道。所以，如果一個線程在某條通道的 I/O 操作上阻塞時，那麼另一個線程可以將這條通道關閉。類似地，如果一個線程在某條通道的 I/O 操作上阻塞時，那麼另一個線程可以中斷這個阻塞線程。
在 java.nio.channels 包中有不少通道接口。我們主要關心 java.nio.channels.SocketChannel 接口和 java.nio.channels.ServerSocketChannel 接口。 這兩個接口可用來分別代替 java.net.Socket 和 java.net.ServerSocket 。儘管我們當然將把注意力放在以非阻塞方式使用通道上，但通道可以以阻塞方式或非阻塞方式使用。
創建一條非阻塞通道
爲了實現基礎的非阻塞套接字讀和寫操作，我們要處理兩個新類。它們是來自 java.net 包的 InetSocketAddress 類，它指定連接到哪裏，以及來自 java.nio.channels 包的 SocketChannel 類，它執行實際的讀和寫操作。
這部分中的代碼片段顯示了一種經過修改的、非阻塞的辦法來創建基礎的服務器-套接字程序。請注意這些代碼樣本與第一個示例中所用的代碼之間的變化，從添加兩個新類開始：
String host = ......;
InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(host, 80);
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
channel.connect(socketAddress);
爲了使通道成爲非阻塞的，我們在通道上調用 configureBlockingMethod(false) ，如下所示：
channel.configureBlockingMethod(false);在阻塞模式中，線程將在讀或寫時阻塞，一直到讀或寫操作徹底完成。如果在讀的時候，數據尚未完全到達套接字，則線程將在讀操作上阻塞，一直到數據可用。
在非阻塞模式中，線程將讀取已經可用的數據（不論多少），然後返回執行其它任務。如果將真（true）傳遞給 configureBlockingMethod() ，則通道的行爲將與在 Socket 上進行阻塞讀或寫時的行爲完全相同。唯一的主要差別，如上所述，是這些阻塞讀和寫可以被其它線程中斷。
單靠 Channel 創建非阻塞 I/O 實現是不夠的。要實現非阻塞 I/O， Channel 類必須與 Selector 類配合進行工作。
選擇器做什麼
在反應器模式情形中， Selector 類充當 Reactor 角色。 Selector 對多個 SelectableChannels 的事件進行多路複用。每個 Channel 向 Selector 註冊事件。當事件從客戶機處到來時， Selector 將它們多路分用並將這些事件分派到相應的 Channel 。
創建 Selector 最簡單的辦法是使用 open() 方法，如下所示：
Selector selector = Selector.open();
通道遇上選擇器
每個要爲客戶機請求提供服務的 Channel 都必須首先創建一個連接。下面的代碼創建稱爲 Server 的 ServerSocketChannel 並將它綁定到本地端口：
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.configureBlocking(false);
InetAddress ia = InetAddress.getLocalHost();
InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(ia, port );
serverChannel.socket().bind(isa);
每個要爲客戶機請求提供服務的 Channel 都必須接着將自己向 Selector 註冊。 Channel 應根據它將處理的事件進行註冊。例如，接受傳入連接的 Channel 應這樣註冊，如下：
SelectionKey acceptKey =
channel.register( selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);
Channel 向 Selector 的註冊用 SelectionKey 對象表示。滿足以下三個條件之一， Key 就失效：
Channel 被關閉。
Selector 被關閉。
通過調用 Key 的 cancel() 方法將 Key 本身取消。
Selector 在 select() 調用時阻塞。接着，它開始等待，直到建立了一個新的連接，或者另一個線程將它喚醒，或者另一個線程將原來的阻塞線程中斷。
註冊服務器
Server 是那個將自己向 Selector 註冊以接受所有傳入連接的 ServerSocketChannel ，如下所示：
SelectionKey acceptKey = serverChannel.register(sel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (acceptKey.selector().select() > 0 ){
......
Server 被註冊後，我們根據每個關鍵字（key）的類型以迭代方式對一組關鍵字進行處理。一個關鍵字被處理完成後，就都被從就緒關鍵字（ready keys）列表中除去，如下所示：
Set readyKeys = sel.selectedKeys();
Iterator it = readyKeys.iterator();
while (it.hasNext())
{
SelectionKey key = (SelectionKey)it.next();
it.remove();
....
....
....
}
如果關鍵字是可接受（acceptable）的，則接受連接，註冊通道，以接受更多的事件（例如：讀或寫操作）。 如果關鍵字是可讀的（readable）或可寫的（writable），則服務器會指示它已經就緒於讀寫本端數據：
SocketChannel socket;
if (key.isAcceptable()) {
System.out.println("Acceptable Key");
ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
socket = (SocketChannel) ssc.accept();
socket.configureBlocking(false);
SelectionKey another =
socket.register(sel,SelectionKey.OP_READ|SelectionKey.OP_WRITE);
}
if (key.isReadable()) {
System.out.println("Readable Key");
String ret = readMessage(key);
if (ret.length() > 0) {
writeMessage(socket,ret);
}
}
if (key.isWritable()) {
System.out.println("Writable Key");
String ret = readMessage(key);
socket = (SocketChannel)key.channel();
if (result.length() > 0 ) {
writeMessage(socket,ret);
}
}
運行這個示例
安裝 JDK 1.4。
將兩個 源代碼文件 複製到您的目錄。
編譯和運行服務器， java NonBlockingServer 。
編譯和運行客戶機， java Client 。
輸入類文件所在目錄的一個文本文件或 java 文件的名稱。
服務器將讀取該文件並將其內容發送到客戶機。
客戶機將把從服務器接收到的數據打印出來。（由於所用的 ByteBuffer 的限制，所以將只讀取 1024 字節。）
輸入 quit 或 shutdown 命令關閉客戶機。
結束語
Merlin 的新 I/O 包覆蓋範圍很廣。Merlin 的新的非阻塞 I/O 實現的主要優點有兩方面：線程不再在讀或寫時阻塞，以及 Selector 能夠處理多個連接，從而大幅降低了服務器應用程序開銷。