Java之NIO的基本概念
一.NIO中的幾個基礎概念
在NIO中有幾個比較關鍵的概念：Channel（通道），Buffer（緩沖區），Selector（選擇器）。
首先從Channel說起吧，通道，顧名思義，就是通向什么的道路，為某個提供了渠道。在傳統IO中，我們要讀取一個文件中的內容，通常是像下面這樣讀取的：
publicclassTest { publicstaticvoidmain（String［］ args） throws IOException { File file =newFile（ “data.txt”）; InputStream inputStream = newFileInputStream（file）; byte［］ bytes =newbyte［ 1024］; inputStream.read（bytes）; inputStream.close（）; } }
這里的InputStream實際上就是為讀取文件提供一個通道的。
因此可以將NIO 中的Channel同傳統IO中的Stream來類比，但是要注意，傳統IO中，Stream是單向的，比如InputStream只能進行讀取操作，OutputStream只能進行寫操作。而Channel是雙向的，既可用來進行讀操作，又可用來進行寫操作。
Buffer（緩沖區），是NIO中非常重要的一個東西，在NIO中所有數據的讀和寫都離不開Buffer。比如上面的一段代碼中，讀取的數據時放在byte數組當中，而在NIO中，讀取的數據只能放在Buffer中。同樣地，寫入數據也是先寫入到Buffer中。
下面介紹一下NIO中最核心的一個東西：Selector。可以說它是NIO中最關鍵的一個部分，Selector的作用就是用來輪詢每個注冊的Channel，一旦發現Channel有注冊的事件發生，便獲取事件然后進行處理。
比如看下面的這個例子：
用單線程處理一個Selector，然后通過Selector.select（）方法來獲取到達事件，在獲取了到達事件之后，就可以逐個地對這些事件進行響應處理。
二.Channel
在前面已經提到，Channel和傳統IO中的Stream很相似。雖然很相似，但是有很大的區別，主要區別為：通道是雙向的，通過一個Channel既可以進行讀，也可以進行寫；而Stream只能進行單向操作，通過一個Stream只能進行讀或者寫；
以下是常用的幾種通道：
- FileChannel
- SocketChanel
- ServerSocketChannel
- DatagramChannel
通過使用FileChannel可以從文件讀或者向文件寫入數據；通過SocketChannel，以TCP來向網絡連接的兩端讀寫數據；通過ServerSocketChanel能夠監聽客戶端發起的TCP連接，并為每個TCP連接創建一個新的SocketChannel來進行數據讀寫；通過DatagramChannel，以UDP協議來向網絡連接的兩端讀寫數據。
下面給出通過FileChannel來向文件中寫入數據的一個例子：
/** * Java學習交流QQ群：589809992 我們一起學Java！ */publicclassTest{publicstaticvoidmain（String［］ args） throwsIOException { File file =newFile（ “data.txt”）; FileOutputStream outputStream = newFileOutputStream（file）; FileChannel channel = outputStream.getChannel（）; ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate（ 1024）; String string = “java nio”; buffer.put（string.getBytes（））; buffer.flip（）; //此處必須要調用buffer的flip方法channel.write（buffer）; channel.close（）; outputStream.close（）; } }
通過上面的程序會向工程目錄下的data.txt文件寫入字符串”java nio”，注意在調用channel的write方法之前必須調用buffer的flip方法，否則無法正確寫入內容，至于具體原因將在下篇博文中具體講述Buffer的用法時闡述。
三.Buffer
Buffer，故名思意，緩沖區，實際上是一個容器，是一個連續數組。Channel提供從文件、網絡讀取數據的渠道，但是讀取或寫入的數據都必須經由Buffer。具體看下面這張圖就理解了：
上面的圖描述了從一個客戶端向服務端發送數據，然后服務端接收數據的過程。客戶端發送數據時，必須先將數據存入Buffer中，然后將Buffer中的內容寫入通道。服務端這邊接收數據必須通過Channel將數據讀入到Buffer中，然后再從Buffer中取出數據來處理。
在NIO中，Buffer是一個頂層父類，它是一個抽象類，常用的Buffer的子類有：
- ByteBuffer
- IntBuffer
- CharBuffer
- LongBuffer
- DoubleBuffer
- FloatBuffer
- ShortBuffer
如果是對于文件讀寫，上面幾種Buffer都可能會用到。但是對于網絡讀寫來說，用的最多的是ByteBuffer。
關于Buffer的具體使用以及它的limit、posiion和capacity這幾個屬性的理解在下一篇文章中講述。
四.Selector
Selector類是NIO的核心類，Selector能夠檢測多個注冊的通道上是否有事件發生，如果有事件發生，便獲取事件然后針對每個事件進行相應的響應處理。這樣一來，只是用一個單線程就可以管理多個通道，也就是管理多個連接。這樣使得只有在連接真正有讀寫事件發生時，才會調用函數來進行讀寫，就大大地減少了系統開銷，并且不必為每個連接都創建一個線程，不用去維護多個線程，并且避免了多線程之間的上下文切換導致的開銷。
與Selector有關的一個關鍵類是SelectionKey，一個SelectionKey表示一個到達的事件，這2個類構成了服務端處理業務的關鍵邏輯。
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