【高併發】四、NIO 簡介

一、介紹

1、在1.4版本之前，Java IO類庫是阻塞IO；從1.4版本開始，引進了新的異步IO庫，被稱爲JavaNew IO類庫，簡稱爲JAVA NIO。

2、New IO類庫的目標，就是要讓Java支持非阻塞IO，基於這個原因，更多的人喜歡稱Java NIO爲非阻塞IO（Non-Block IO），稱“老的”阻塞式Java IO爲OIO（Old IO）。

3、NIO彌補了原來面向流的OIO同步阻塞的不足，它爲標準Java代碼提供了高速的、面向緩衝區的IO。

4、Java NIO由以下三個核心組件組成

Channel(通道)、 Buffer(緩衝區)、 Selector(選擇器)

二、NIO和OIO

1、OIO是面向流（Stream Oriented）的，NIO是面向緩衝區（Buffer Oriented）的。

1. 什麼是面向流？

OIO是面向字節流或字符流的，在一般的OIO操作中，以流式的方式順序地從一個流（Stream）中讀取一個或多個字節，因此，不能隨意地改變讀取指針的位置。

2. 什麼是面向緩衝區？

在NIO操作中則不同，NIO中引入了Channel（通道）和Buffer（緩衝區）的概念。讀取和寫入，只需要從通道中讀取數據到緩衝區中，或將數據從緩衝區中寫入到通道中。NIO不像OIO那樣是順序操作，可以隨意地讀取Buffer中任意位置的數據。

2、OIO的操作是阻塞的，而NIO的操作是非阻塞的。

1. OIO操作都是阻塞的，調用一個read方法讀取一個文件的內容，那麼調用read的線程會被阻塞住，直到read操作完成。

2. 在NIO的非阻塞模式中，當我們調用read方法時，如果此時有數據，則read讀取數據並返回；如果此時沒有數據，則read直接返回，而不會阻塞當前線程。NIO的非阻塞，NIO使用了通道和通道的多路複用技術。

3、OIO沒有選擇器（Selector）概念，而NIO有選擇器的概念。NIO的實現，是基於底層的選擇器的系統調用。NIO的選擇器，需要底層操作系統提供支持。而OIO不需要用到選擇器。

三、NIO 三大組件

1、通道（Channel）

1. 在OIO中，同一個網絡連接會關聯到兩個流：一個輸入流（Input Stream），另一個輸出流（Output Stream）。通過這兩個流，不斷地進行輸入和輸出的操作。

2. 在NIO中，同一個網絡連接使用一個通道表示，所有的NIO的IO操作都是從通道開始的。一個通道類似於OIO中的兩個流的結合體，既可以從通道讀取，也可以向通道寫入。

2、Selector選擇器

1. 什麼是IO多路複用？指的是一個進程/線程可以同時監視多個文件描述符（一個網絡連接，操作系統底層使用一個文件描述符來表示），一旦其中的一個或者多個文件描述符可讀或者可寫，系統內核就通知該進程/線程。

2. 選擇器的功能是什麼呢？它一個IO事件的查詢器。通過選擇器，一個線程可以查詢多個通道的IO事件的就緒狀態。實現IO多路複用，從具體的開發層面來說，首先把通道註冊到選擇器中，然後通過選擇器內部的機制，可以查詢（select）這些註冊的通道是否有已經就緒的IO事件（例如可讀、可寫、網絡連接完成等）。

3. 一個選擇器只需要一個線程進行監控，簡單地使用一個線程，通過選擇器去管理多個通道。這是非常高效的，這種高效來自於Java的選擇器組件Selector，以及其背後的操作系統底層的IO多路複用的支持。

4. 與OIO相比，使用選擇器的最大優勢：系統開銷小，系統不必爲每一個網絡連接（文件描述符）創建進程/線程，從而大大減小了系統的開銷。

3、緩衝區（Buffer）應用程序與通道（Channel）主要的交互操作，就是進行數據的read讀取和write寫入。

1. 通道的讀取，就是將數據從通道讀取到緩衝區中；

2. 通道的寫入，就是將數據從緩衝區中寫入到通道中。

3. 緩衝區的使用，是面向流的OIO所沒有的，也是NIO非阻塞的重要前提和基礎之一。