持续3分钟 - Java -08

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JAVA NIO

NIO 主要有三大核心部分: Channel (通道)，Buffer (缓冲区), Selector。传统 IO 基于字节流和字 符流进行操作，而 NIO 基于 Channel 和 Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区 中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择区)用于监听多个通道的事件(比如:连接打开， 数据到达)。因此，单个线程可以监听多个数据通道。

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NIO 和传统 IO 之间第一个最大的区别是，IO 是面向流的，NIO 是面向缓冲区的。

1.1 NIO 的缓冲区

Java IO 面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。

如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。NIO 的缓冲导向方法不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。

但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。

1.2 NIO的非阻塞

IO 的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用 read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。

NIO 的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。

非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。

线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其它通道上执行 IO 操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道(channel)。

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Channel

首先说一下 Channel，国内大多翻译成“通道”。Channel 和 IO 中的 Stream(流)是差不多一个 等级的。只不过 Stream 是单向的，譬如: InputStream, OutputStream，而 Channel 是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。

NIO 中的 Channel 的主要实现有:

1. FileChannel 2. DatagramChannel 3. SocketChannel 4. ServerSocketChannel

这里看名字就可以猜出个所以然来:分别可以对应文件 IO、UDP 和 TCP(Server 和 Client)。

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Buffer

Buffer，故名思意，缓冲区，实际上是一个容器，是一个连续数组。Channel 提供从文件、 网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer。

上面的图描述了从一个客户端向服务端发送数据，然后服务端接收数据的过程。客户端发送数据时，必须先将数据存入 Buffer 中，然后将 Buffer 中的内容写入通道。服务端这边接收数据必须通过 Channel 将数据读入到 Buffer 中，然后再从 Buffer 中取出数据来处理。

在 NIO 中，Buffer 是一个顶层父类，它是一个抽象类，常用的 Buffer 的子类有:ByteBuffer、IntBuffer、 CharBuffer、 LongBuffer、 DoubleBuffer、FloatBuffer、ShortBuffer。

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Selector

Selector 类是 NIO 的核心类，Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生，如果有事 件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的响应处理。

这样一来，只是用一个单线程就可以管理多个通道，也就是管理多个连接。

这样使得只有在连接真正有读写事件发生时，才会调用函数来进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护 多个线程，并且避免了多线程之间的上下文切换导致的开销。

注：整理自源码学院

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