個人博客請訪問 http://www.x0100.top
NIO和IO到底有什麼區別？有什麼關係？
首先說一下核心區別：
-
NIO是以塊的方式處理數據，但是IO是以最基礎的字節流的形式去寫入和讀出的。所以在效率上的話，肯定是NIO效率比IO效率會高出很多。
-
NIO不在是和IO一樣用OutputStream和InputStream 輸入流的形式來進行處理數據的，但是又是基於這種流的形式，而是採用了通道和緩衝區的形式來進行處理數據的。
-
還有一點就是NIO的通道是可以雙向的，但是IO中的流只能是單向的。
-
還有就是NIO的緩衝區（其實也就是一個字節數組）還可以進行分片，可以建立只讀緩衝區、直接緩衝區和間接緩衝區，只讀緩衝區很明顯就是字面意思，直接緩衝區是爲加快 I/O 速度，而以一種特殊的方式分配其內存的緩衝區。
-
補充一點：NIO比傳統的BIO核心區別就是，NIO採用的是多路複用的IO模型，普通的IO用的是阻塞的IO模型，兩個之間的效率肯定是多路複用效率更高
先了解一下什麼是通道，什麼是緩衝區的概念
通道是個什麼意思？
-
通道是對原 I/O 包中的流的模擬。到任何目的地(或來自任何地方)的所有數據都必須通過一個 Channel 對象（通道）。一個 Buffer 實質上是一個容器對象。發送給一個通道的所有對象都必須首先放到緩衝區中；同樣地，從通道中讀取的任何數據都要讀到緩衝區中。Channel是一個對象，可以通過它讀取和寫入數據。拿 NIO 與原來的 I/O 做個比較，通道就像是流。
-
正如前面提到的，所有數據都通過 Buffer 對象來處理。您永遠不會將字節直接寫入通道中，相反，您是將數據寫入包含一個或者多個字節的緩衝區。同樣，您不會直接從通道中讀取字節，而是將數據從通道讀入緩衝區，再從緩衝區獲取這個字節。
緩衝區是什麼意思：
-
Buffer 是一個對象， 它包含一些要寫入或者剛讀出的數據。在 NIO 中加入 Buffer 對象，體現了新庫與原 I/O 的一個重要區別。在面向流的 I/O 中，您將數據直接寫入或者將數據直接讀到 Stream 對象中
-
在 NIO 庫中，所有數據都是用緩衝區處理的。在讀取數據時，它是直接讀到緩衝區中的。在寫入數據時，它是寫入到緩衝區中的。任何時候訪問 NIO 中的數據，您都是將它放到緩衝區中。
-
緩衝區實質上是一個數組。通常它是一個字節數組，但是也可以使用其他種類的數組。但是一個緩衝區不 僅僅 是一個數組。緩衝區提供了對數據的結構化訪問，而且還可以跟蹤系統的讀/寫進程
緩衝區的類型：
ByteBuffer
CharBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer
NIO的底層工作原理
先來了解一下buffer的工作機制：
-
capacity 緩衝區數組的總長度
-
position 下一個要操作的數據元素的位置
-
limit 緩衝區數組中不可操作的下一個元素的位置，limit<=capacity
-
mark 用於記錄當前 position 的前一個位置或者默認是 0
1.這一步其實是當我們剛開始初始化這個buffer數組的時候，開始默認是這樣的
2、但是當你往buffer數組中開始寫入的時候幾個字節的時候就會變成下面的圖，position會移動你數據的結束的下一個位置，這個時候你需要把buffer中的數據寫到channel管道中，所以此時我們就需要用這個buffer.flip();方法，
3、當你調用完2中的方法時，這個時候就會變成下面的圖了，這樣的話其實就可以知道你剛剛寫到buffer中的數據是在position---->limit之間，然後下一步調用clear（）；
4、這時底層操作系統就可以從緩衝區中正確讀取這 5 個字節數據發送出去了。在下一次寫數據之前我們在調一下 clear() 方法。緩衝區的索引狀態又回到初始位置。（其實這一步有點像IO中的把轉運字節數組 char[] buf = new char[1024]; 不足1024字節的部分給強制刷新出去的意思）
補充：
1、這裏還要說明一下 mark，當我們調用 mark() 時，它將記錄當前 position 的前一個位置，當我們調用 reset 時，position 將恢復 mark 記錄下來的值
2.clear()方法會：清空整個緩衝區。position將被設回0，limit被設置成 capacity的值（這個個人的理解就是當你在flip（）方法的基礎上已經記住你寫入了多少字節數據，直接把position到limit之間的也就是你寫入已經記住的數據給“複製”到管道中）
3.當你把緩衝區的數局寫入到管道中的時候，你需要調用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。buf.flip();（其實我個人理解的就相當於先記住緩衝區緩衝了多少數據）
NIO 工作代碼示例
public void selector() throws IOException {
//先給緩衝區申請內存空間
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
//打開Selector爲了它可以輪詢每個 Channel 的狀態
Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
ssc.configureBlocking(false);//設置爲非阻塞方式
ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);//註冊監聽的事件
while (true) {
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();//取得所有key集合
Iterator it = selectedKeys.iterator();
while (it.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) it.next();
if ((key.readyOps() & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT) {
ServerSocketChannel ssChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel sc = ssChannel.accept();//接受到服務端的請求
sc.configureBlocking(false);
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
it.remove();
} else if
((key.readyOps() & SelectionKey.OP_READ) == SelectionKey.OP_READ) {
SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
while (true) {
buffer.clear();
int n = sc.read(buffer);//讀取數據
if (n <= 0) {
break;
}
buffer.flip();
}
it.remove();
}
}
}
}
最後給大家看一下整體的NIO的示意圖
NIO和Netty的工作模型對比？
（1）NIO的工作流程步驟：
-
首先是先創建ServerSocketChannel 對象，和真正處理業務的線程池
-
然後給剛剛創建的ServerSocketChannel 對象進行綁定一個對應的端口，然後設置爲非阻塞
-
然後創建Selector對象並打開，然後把這Selector對象註冊到ServerSocketChannel 中，並設置好監聽的事件，監聽 SelectionKey.OP_ACCEPT
-
接着就是Selector對象進行死循環監聽每一個Channel通道的事件，循環執行 Selector.select() 方法，輪詢就緒的 Channel
-
從Selector中獲取所有的SelectorKey（這個就可以看成是不同的事件），如果SelectorKey是處於 OP_ACCEPT 狀態，說明是新的客戶端接入，調用 ServerSocketChannel.accept 接收新的客戶端。
-
然後對這個把這個接受的新客戶端的Channel通道註冊到ServerSocketChannel上，並且把之前的OP_ACCEPT 狀態改爲SelectionKey.OP_READ讀取事件狀態，並且設置爲非阻塞的，然後把當前的這個SelectorKey給移除掉，說明這個事件完成了
-
如果第5步的時候過來的事件不是OP_ACCEPT 狀態，那就是OP_READ讀取數據的事件狀態，然後調用本文章的上面的那個讀取數據的機制就可以了
（2）Netty的工作流程步驟：
-
創建 NIO 線程組 EventLoopGroup 和 ServerBootstrap。
-
設置 ServerBootstrap 的屬性：線程組、SO_BACKLOG 選項，設置 NioServerSocketChannel 爲 Channel，設置業務處理 Handler
-
綁定端口，啓動服務器程序。
-
在業務處理 TimeServerHandler 中，讀取客戶端發送的數據，並給出響應
（3）兩者之間的區別：
-
OP_ACCEPT 的處理被簡化，因爲對於 accept 操作的處理在不同業務上都是一致的。
-
在 NIO 中需要自己構建 ByteBuffer 從 Channel 中讀取數據，而 Netty 中數據是直接讀取完成存放在 ByteBuf 中的。相當於省略了用戶進程從內核中複製數據的過程。
-
在 Netty 中，我們看到有使用一個解碼器 FixedLengthFrameDecoder，可以用於處理定長消息的問題，能夠解決 TCP 粘包讀半包問題，十分方便。