Java NIO 概述

Java NIO（New IO 或 Non Blocking IO）是从 Java 1.4 版本开始引入的一个新的 IO API，可以替代标准的 Java IO API。NIO 支持面向缓冲区的、基于通道的 IO 操 作。NIO 将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

1 阻塞 IO

通常在进行同步 I/O 操作时，如果读取数据，代码会阻塞直至有可供读取的数据。同样，写入调用将会阻塞直至数据能够写入。传统的 Server/Client 模式会基于 TPR （Thread per Request）,服务器会为每个客户端请求建立一个线程，由该线程单独负 责处理一个客户请求。这种模式带来的一个问题就是线程数量的剧增，大量的线程会 增大服务器的开销。大多数的实现为了避免这个问题，都采用了线程池模型，并设置 线程池线程的最大数量，这由带来了新的问题，如果线程池中有 100 个线程，而有 100 个用户都在进行大文件下载，会导致第 101 个用户的请求无法及时处理，即便第 101 个用户只想请求一个几 KB 大小的页面。传统的 Server/Client 模式如下图所示：
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2 非阻塞 IO(NIO)

NIO 中非阻塞 I/O 采用了基于 Reactor 模式的工作方式，I/O 调用不会被阻塞，相反是注册感兴趣的特定 I/O事件，如可读数据到达，新的套接字连接等等，在发生特定 事件时，系统再通知我们。NIO中实现非阻塞 I/O的核心对象就是 Selector， Selector 就是注册各种 I/O 事件地方，而且当我们感兴趣的事件发生时，就是这个对 象告诉我们所发生的事件，如下图所示：
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从图中可以看出，当有读或写等任何注册的事件发生时，可以从Selector中获得相应的SelectionKey,同时从 SelectionKey中可以找到发生的事件和该事件所发生的具体的SelectableChannel，以获得客户端发送过来的数据. 非阻塞指的是 IO 事件本身不阻塞,但是获取 IO 事件的 select()方法是需要阻塞等待的. 区别是阻塞的 IO 会阻塞在 IO 操作上, NIO 阻塞在事件获取上,没有事件就没有 IO, 从 高层次看 IO 就不阻塞了.也就是说只有 IO 已经发生那么我们才评估 IO 是否阻塞,但是 select()阻塞的时候 IO 还没有发生,何谈 IO 的阻塞呢?NIO 的本质是延迟 IO 操作到真 正发生 IO 的时候,而不是以前的只要 IO 流打开了就一直等待 IO 操作。
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3 NIO 概述

Java NIO 由以下几个核心部分组成：
- Channels
- Buffers
- Selectors
虽然 Java NIO 中除此之外还有很多类和组件，但 Channel，Buffer 和 Selector 构成 了核心的 API。其它组件，如 Pipe 和 FileLock，只不过是与三个核心组件共同使用的工具类。

3.1 Channel

Channel，可以翻译成“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：FileChannel、DatagramChannel、 SocketChannel 和 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）。

3.2 Buffer

NIO中的关键Buffer实现有：ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer，分别对应基本数据类型: byte, char, double, float, int, long, short。

3.3 Selector

Selector 运行单线程处理多个 Channel，如果你的应用打开了多个通道，但每个连接 的流量都很低，使用 Selector 就会很方便。例如在一个聊天服务器中。要使用 Selector, 得向 Selector 注册 Channel，然后调用它的 select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件， 事件的例子有如新的连接进来、数据接收等。