java中NIO的介紹

NIO和IO的區別

NIO ： new IO
有的文章說，NIO用到的是塊，也就是每次讀入較多的數據緩存，因此使用效率比IO要高些。
IO：面向流，阻塞IO
NIO：面向緩衝，非阻塞IO，有selector的支持。
阻塞IO 讀寫的好處，每次返回都必然是讀寫完成了，適用於一個線程處理一個連接，且連接處理髮送接收數據量較大的情況。
非阻塞IO 每次讀寫返回未必是你想要的數據都讀寫完成了，即不會等待IO真正完成具體操作，因此在解析數據稍微複雜些。但是NIO由於是非阻塞IO，可以在一個線程中處理多個連接，特別適用於同時讀寫處理多個管道，且每個管道連接的收發數據量不大的情況，比如互聯網中的聊天服務器。

NIO中重要的是 Channel、Buffer、Selector。

Channel就如同IO流裏面的Stream的概念。從Channel中讀入數據到Buffer，或者從Buffer寫入數據到Channel中。
Selector支持可以同時對多個Channel進行管理，任何一個Channel發生讀寫，Selector都能夠知曉，從而做出對應處理。

Channel ：
- FileChannel( FileChannel無法設置爲非阻塞模式，它總是運行在阻塞模式下。)、
- DatagramChannel
- SocketChannel
- ServerSocketChannel
Buffer ：緩衝區本質上是一塊可以寫入數據，然後可以從中讀取數據的內存。這塊內存被包裝成NIO Buffer對象，並提供了一組方法，用來方便的訪問該塊內存。
Buffer有兩個模式：讀模式和寫模式。有三個屬性，capacity、position、limit。理解了position和limit屬性，你就能明白buffer了。
- capacity
  是表示內存容量，與讀寫模式無關，大小固定。
- position
  當你寫數據到Buffer中時，position表示當前的位置。初始的position值爲0.當一個byte、long等數據寫到Buffer後， position 會向前移動到下一個可插入數據的Buffer單元。position最大可爲capacity – 1.
  當讀取數據時，也是從某個特定位置讀。當將Buffer從寫模式切換到讀模式，position會被重置爲0. 當從Buffer的position處讀取數據時，position向前移動到下一個可讀的位置。
- limit
  在寫模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer裏寫多少數據。寫模式下，limit等於Buffer的capacity。
  當切換Buffer到讀模式時， limit表示你最多能讀到多少數據。因此，當切換Buffer到讀模式時，limit會被設置成寫模式下的position值。換句話說，你能讀到之前寫入的所有數據（limit被設置成已寫數據的數量，這個值在寫模式下就是position）。
  分配Buffer的capacity：CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);
- 向Buffer中寫數據:
  從Channel中讀取數據寫入Buffer中： int bytesRead = inChannel.read(buf);
  從字符串寫入到Buffer中： buf.put(127);
  flip方法：flip方法將Buffer從寫模式切換到讀模式。調用flip()方法會將position設回0，並將limit設置成之前position的值。
  從buffer中讀取數據：int bytesWritten = inChannel.write(buf); byte aByte = buf.get();
  Buffer.rewind()將position設回0，所以你可以重讀Buffer中的所有數據。limit保持不變，仍然表示能從Buffer中讀取多少個元素（byte、char等）。
- clear()
  position將被設回0，limit被設置成 capacity的值。換句話說，Buffer 被清空了。Buffer中的數據並未清除，只是這些標記告訴我們可以從哪裏開始往Buffer裏寫數據。意味着不再有任何標記會告訴你哪些數據被讀過，哪些還沒有。
  如果Buffer中仍有未讀的數據，且後續還需要這些數據，但是此時想要先先寫些數據，那麼使用compact()方法。
- compact()
  將所有未讀的數據拷貝到Buffer起始處。然後將position設到最後一個未讀元素正後面。limit屬性依然像clear()方法一樣，設置成capacity。現在Buffer準備好寫數據了，但是不會覆蓋未讀的數據。
- mark()與reset()方法
  mark標記position的位置，這樣即使後續在使用get之後，再使用reset方法，則position又回回到mark時候的位置。
```
private static Logger logger1 = Logger.getLogger(useNIO.class);
public static void testByteBuffer()
{

      RandomAccessFile f;
      try {
             //創建文件流
             f = new RandomAccessFile(".\\log\\nio.txt","rw");
             //從文件流中獲取channel
             FileChannel channel = f.getChannel();
             //分配1024個字節
             ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
             int bytes = channel.read(buf);
             while(bytes !=-1)
             {
                   //切換buffer狀態，從寫入狀態變爲讀取
                   buf.flip();
                   logger1.info("position:"+buf.position()+"  limit:"+buf.limit());
                   //標記當前position的位置，用於之後的reset
                   buf.mark();
                   while(buf.hasRemaining())
                   {
                          logger1.info((char)buf.get());
                          logger1.info("position:"+buf.position()+"  limit:"+buf.limit());
                   }
                   //position又回到mark時候的位置。
                   buf.reset();
                   logger1.info("after reset position:"+buf.position()+"  limit:"+buf.limit());
                   //將所有未讀的數據拷貝到Buffer起始處。然後將position設到最後一個未讀元素正後面。limit屬性依然像clear()方法一樣，設置成capacity。現在Buffer準備好寫數據了，但是不會覆蓋未讀的數據。
                   buf.compact();
                   logger1.info("after compact  position:"+buf.position()+" limit:"+buf.limit());
                   //position將被設回0，limit被設置成 capacity的值。換句話說，Buffer 被清空了。Buffer中的數據並未清除，只是這些標記告訴我們可以從哪裏開始往Buffer裏寫數據。意味着不再有任何標記會告訴你哪些數據被讀過，哪些還沒有。
                   buf.clear();
                   logger1.info("after clear position:"+buf.position()+"  limit:"+buf.limit());
                   bytes = channel.read(buf);
             }
             f.close();
      }
      catch (FileNotFoundException e) {
             e.printStackTrace();
      }
      catch (Exception e)
      {
             e.printStackTrace();
      }

}
```

Selector，用於對多個Channel進行管理使用，大大提高效率的示例：

private static ByteBuffer receiveBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
   public static void testSelector()
   {
          int port = 33333;

          Selector selector;
          try
          {
                 ServerSocketChannel server =  ServerSocketChannel.open();
                 server.configureBlocking(false);
                 server.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", port));
                 selector = Selector.open();
                 server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
                 logger1.info("[系統消息提示]監聽端口" + port);
                 while(true)
                 {
                       try
                       {
                              selector.select(1000); //可以設置超時時間，防止進程阻塞
                               Set<SelectionKey> selectionKeys =  selector.selectedKeys();
                               Iterator<SelectionKey> selectionKeyIte =  selectionKeys.iterator();
                               while(selectionKeyIte.hasNext()){
                                       SelectionKey selectionKey =  selectionKeyIte.next();
                                       selectionKeyIte.remove();
                                       DoSomeThing(selectionKey,selector);
                               }
                       }
                       catch(Exception e)
                       {

                       }

                 }
          }
          catch
          (Exception e)
          {

          }

   }
   public static void DoSomeThing(SelectionKey selectionKey,Selector  selector)throws IOException
   {
           ServerSocketChannel server = null;
           SocketChannel channel = null;
           String receiveText;
            int count;
            if(selectionKey.isAcceptable()){
                   try {
                         server = (ServerSocketChannel)  selectionKey.channel();
                         channel = server.accept();
                         channel.configureBlocking(false);
                         channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                   }
                   catch (IOException e)
                   {
                         e.printStackTrace();
                   }
            }
            else if(selectionKey.isReadable())
            { //獲取通道對象，方便後面將通道內的數據讀入緩衝區
                   channel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                   receiveBuffer.clear();
                   count = channel.read(receiveBuffer); //如果讀出來的客戶端數據不爲空
                   if(count>0)
                   {
                         receiveText = new  String(receiveBuffer.array(),0,count);
                         logger1.info("[系統消息提示]服務器發現["+receiveText+"]new connect"); }
                   else
                   {
                         logger1.info("[系統消息提示]someone disconnect"); 
                   selectionKey.cancel();
                   }
                 }
   }

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