JAVA網路編程-NIO

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什麼是NIO

Non Blocking IO簡稱NIO，即非阻塞式IO。

NIO和傳統IO的區別

NIO和傳統IO（一下簡稱IO）之間第一個最大的區別是，IO是面向流的，NIO是面向緩衝區的。 Java IO面向流意味著每次從流中讀一個或多個位元組，直至讀取所有位元組，它們沒有被緩衝在任何地方。此外，它不能前後移動流中的資料。如果需要前後移動從流中讀取的資料，需要先將它緩衝到一個緩衝區。NIO的緩衝導向方法略有不同。資料讀取到一個它稍後處理的緩衝區，需要時可在緩衝區中前後移動。這就增加了處理過程中的靈活性。但是，還需要檢查是否該緩衝區中包含所有您需要處理的資料。而且，需確保當更多的資料讀入緩衝區時，不要覆蓋緩衝區裡尚未處理的資料。

IO的各種流是阻塞的。這意味著，當一個線程調用read() 或 write()時，該線程被阻塞，直到有一些資料被讀取，或資料完全寫入。該線程在此期間不能再幹任何事情了。 NIO的非阻塞模式，使一個線程從某通道發送請求讀取資料，但是它僅能得到目前可用的資料，如果目前沒有資料可用時，就什麼都不會擷取。而不是保持線程阻塞，所以直至資料變的可以讀取之前，該線程可以繼續做其他的事情。 非阻塞寫也是如此。一個線程請求寫入一些資料到某通道，但不需要等待它完全寫入，這個線程同時可以去做別的事情。 線程通常將非阻塞IO的空閑時間用於在其它通道上執行IO操作，所以一個單獨的線程現在可以管理多個輸入和輸出通道（channel）。

NIO主要有三大核心
Channel(通道)，Buffer(緩衝區), Selector。傳統IO基於位元組流和字元流進行操作，而NIO基於Channel和Buffer(緩衝區)進行操作，資料總是從通道讀取到緩衝區中，或者從緩衝區寫入到通道中。Selector(選擇區)用於監聽多個通道的事件（比如：串連開啟，資料到達）。因此，單個線程可以監聽多個資料通道。

Channel

首先說一下Channel，國內大多翻譯成“通道”。Channel和IO中的Stream(流)是差不多一個等級的。只不過Stream是單向的，譬如：InputStream, OutputStream.而Channel是雙向的，既可以用來進行讀操作，又可以用來進行寫操作。
NIO中的Channel的主要實現有：

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

這裡看名字就可以猜出個所以然來：分別可以對應檔案IO、UDP和TCP（Server和Client）。下面示範的案例基本上就是圍繞這4個類型的Channel進行陳述的。

Buffer

NIO中的關鍵Buffer實現有：ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer，分別對應基礎資料型別 (Elementary Data Type): byte, char, double, float, int, long, short。當然NIO中還有MappedByteBuffer, HeapByteBuffer, DirectByteBuffer等這裡先不進行陳述。

 資料可以從Channel讀到Buffer中，也可以從Buffer 寫到Channel中。這裡有個圖示：

 

Selector

Selector運行單線程處理多個Channel，如果你的應用開啟了多個通道，但每個串連的流量都很低，使用Selector就會很方便。例如在一個聊天伺服器中。要使用Selector, 得向Selector註冊Channel，然後調用它的select()方法。這個方法會一直阻塞到某個註冊的通道有事件就緒。一旦這個方法返回，線程就可以處理這些事件，事件的例子有如新的串連進來、資料接收等。

這是在一個單線程中使用一個Selector處理3個Channel的圖示：

 

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