我們來繼續80後Deep Dive 3 - NIO。
Java NIO(New IO)是Java 1.4中引入的，時間的話已經是2002年了，確實久遠。NIO的全稱是New IO，作者偷懶就直接稱之爲NIO， 反而聽起來酷酷的。
1. NIO 之父
老樣子，我們先看看NIO的作者，NIO之父Mark Reinhold。
Mark大叔畢業於MIT Ph.D.，老SUN員工了。大叔1996年加入Sun，一待就是13年，全心開發Java，後來Oracle於2010年收購SUN，被迫變成Oracle員工，擔任Java首席架構師一直到現在，說白了一直從事Java開發19年了，不對是“一直開發Java19年”， 區別大了。
大牛有一段自我介紹中提及了Sun，很有意思, 只可意會。
Prior to working at Oracle I did much the same thing at Sun
Microsystems, a great company which was too lucky for its own good during the boom years and subsequently driven
into the ground by a false prophet who was long on vision and short on execution.
http://mreinhold.org/
不小心故意瞅了一眼大師的朋友圈，好傢伙，果然大師的朋友圈都是大神。
看到第一個了麼？Java之父啊。沒個XXO頭銜都不好意思加好友。
2. NIO 概述
可以看出NIO核心主要提供了Channel與Buffer，以及隱含在包中的異步IO與Selector。
- Channel與Buffer ： 標準的IO是基於字節流與字符流操作的， 而NIO是基於Channel通道與Buffer緩衝區的。
- Non-Blocking IO ： NIO可以做到非阻塞IO（除文件IO），如線程可以Channel讀取數據到Buffer， 同時還可以並行做其他事情；當數據寫入緩衝區後可以繼續；
- Selector ：選擇器Selector可以用來監聽多個事件，如單個線程監聽多個數據通道等。
2.1 Channel
Channel接口定義很清爽，少到幾乎不看注視不知道幹嘛。好吧，註釋有云：Channel代表了與一個實體對象entity的連接，如文件，網絡socket, 甚至硬件設備等。
大體來說，Channel的目的是爲其子類及實現支持併發多線程訪問的安全環境。Channel有點類似我們熟悉的流，數據可以與Buffer進行雙向交互。
如圖：（圖來自jenkov.com/）
主要實現有以下類涵蓋了文件，TCP, UDP．
- FileChannel
- DatagramChannel
- SocketChannel
- ServerSocketChannel
2.2 Buffer
Buffer簡單來說是一塊可被讀寫的內存數據塊，封裝成Buffer對象用來交互。
Buffer根據數據類型又分成如上幾種。Buffer有幾個核心屬性我們需要了解一下。
上圖：
首先，Buffer區分讀模式與寫模式。
- Capacity 即其Buffer的總容量；單位爲當前數據類型，如1024 capacity long數據。可以在其滿了以後，清空(讀數據/清除)。
- Position 請看圖即可；No? 寫模式就是當前寫的位置，初始爲0, 並隨着數據的寫入而動態變化；通過flip切換到讀模式時，首先重置0，當讀取數據時，position會動態移動到下一個可讀位置。
- Limit 寫模式下表示最多能寫多少數據，等於capacity；切換到讀模式後，limit會設置成爲寫模式的position位置，即可以讀到之前寫入的所有數據；
- flip() 將Buffer從寫模式切換到讀模式，即會將position設爲0, 並將limit設置爲之前的position值。
Buffer 可以通過allocate方法來分配， 如：
- CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);
看一個簡單例子：
稍微提及一下java的基本IO操作模型，以文件copy爲例：
-
開啓輸入流將文件讀入內存：輸入數據先進入Kernel區域，再copy到JVM
-
開啓輸出流將內存中的數據輸出到另一個文件: 先由JVM cop到Kernel再到終端
ByteBuffer
其中ByteBuffer又分爲HeapByteBuffer與DirectByteBuffer.
顯然，一個是在java堆中分配空間，一個是在c heap中分配空間，即非gc託管，無法進行垃圾回收。所以，c heap的buffer需要手工釋放。
所以，按照我們上文提及的基本IO操作模型，direct buffer顯然省掉了jvm copy這個過程，速度會加快。
另外，稍微提及一下，Off-Heap Buffer經常用來做大對象緩存, 爲什麼？ 因爲這樣可以脫離GC管理，不被垃圾回收掉。
2.2 Non-Blocking iO
Blocking v.s. Non-Blocking: 阻塞IO是在調用某方法時線程是處於阻塞的，它會一直等待數據返回或者超時才返回，如InputStream.read(); ServerSocket.accept(); 說的再細點的話，結合操作模型，程序首先發送請求給內核kernel，然後內核去進行網路通信，如果是read()， 在內核準備好數據前，這個線程一直會被掛起，一直等待。
詳細過程如下：
有了上面的鋪墊，則對應的非阻塞則好理解了：
一個明顯區別就是，當發起第一次call請求後，Non-Blocking的線程並沒有被阻塞，但它也沒有去做別的事，而是不斷的發起call請求去檢測等待返回。這樣的機制，其實只用一個線程來監聽，其它線程都可以去做其他事情, 從而引出了NIO中的selector機制。
Selector選擇機制：
Selector（選擇器）是Java NIO中能夠檢測一到多個NIO通道，並能夠知曉通道是否爲諸如讀寫事件做好準備的組件。這樣，一個單獨的線程可以管理多個channel，從而管理多個網絡連接。
雙向通道channel上我們可以註冊我們感興趣的事件：
| 事件名 | 對應值 |
| 服務端接收客戶端連接事件 | SelectionKey.OP_ACCEPT(16) |
| 客戶端連接服務端事件 | SelectionKey.OP_CONNECT(8) |
| 讀事件 | SelectionKey.OP_READ(1) |
| 寫事件 |
SelectionKey.OP_WRITE(4) |
代碼如下：
值得注意的是，NIO中只支持SocketChannel與ServerSocketChannel, FileChannel是不能實現NIO的。但我們知道上面的io與內核的交互以及DirectByteBuffer，仍然有辦法加速文件的io。
2.4 AIO (Asynchronous I/O) = NIO 2.0
Java 1.7又引入了AIO, 即異步IO。細心的讀者觀察到，上面Non-Blocking的線程並沒有被阻塞，但它也沒有去做別的事，而是不斷的發起call請求去檢測等待返回。而可以更佳智能就好了。
想到以前看過的一本書的例子，以物流快遞爲例，名字忘記了。
-
BlockingIO ： 你要去物流快遞公司等貨，並且不能離開，一直等下去。
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Non-Blocking：你只要每天去物流快遞公司看一下，甚至一個小區可以派一個人去看看整個小區有沒有快遞，如selector模式。
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Asynchronous I/O:快遞來了， 您只要簽收就好。
好吧， 原來快遞行業玩的也是高大上的AIO， 哈哈。
本文有些圖片解釋參考自：
http://tutorials.jenkov.com/java-nio/overview.html