Java NIO：NIO概述

標籤：通道   image   static   一個   常用   long   []   .com   images   

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（緩衝區），Selector（選取器）。

 1. Channel通道就是通向什麼的道路，為某個提供了渠道。在傳統IO中，我們要讀取一個檔案中的內容，通常是像下面這樣讀取的：

public class ChannelTest { public static void main(String[] args) throws IOException {    File file = new File("data.txt");    InputStream inputStream = new FileInputStream(file);    byte[] bytes = new byte[1024];    inputStream.read(bytes);    inputStream.close(); } }

這裡的InputStream實際上就是為讀取檔案提供一個通道的。

NIO 中的Channel同傳統IO中的Stream對比：

     1）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。

     2）Channel是雙向的，既可用來進行讀操作，又可用來進行寫操作。

2. Buffer（緩衝區），是NIO中非常重要的一個東西，在NIO中所有資料的讀和寫都離不開Buffer。比如上面的一段代碼中，讀取的資料時放在byte數組當中，而在NIO中，讀取的資料只能放在Buffer中。同樣地，寫入資料也是先寫入到Buffer中。

3.Selector (選取器)，是NIO中最關鍵的一個部分，Selector的作用就是用來輪詢每個註冊的Channel，一旦發現Channel有註冊的事件發生，便擷取事件然後進行處理。

比如看下面的這個例子：

用單線程處理一個Selector，然後通過Selector.select()方法來擷取到達事件，在擷取了到達事件之後，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。

  以下是常用的幾種通道：

• FileChannel
• SocketChanel
• ServerSocketChannel
• DatagramChannel

通過使用FileChannel可以從檔案讀或者向檔案寫入資料；

通過SocketChannel，以TCP來向網路連接的兩端讀寫資料；

通過ServerSocketChanel能夠監聽用戶端發起的TCP串連，並為每個TCP串連建立一個新的SocketChannel來進行資料讀寫；

通過DatagramChannel，以UDP協議來向網路連接的兩端讀寫資料。

下面給出通過FileChannel來向檔案中寫入資料的一個例子：

public class Test { public static void main(String[] args) throws IOException { File file = new File("data.txt"); FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(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(); } }

通過上面的程式會向工程目錄下的data.txt檔案寫入字串”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，至於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緩衝區，實際上是一個容器，是一個連續數組。Channel提供從檔案、網路讀取資料的渠道，但是讀取或寫入的資料都必須經由Buffer。具體看下面這張圖就理解了：

描述了從一個用戶端向服務端發送資料，然後服務端接收資料的過程。用戶端發送資料時，必須先將資料存入Buffer中，然後將Buffer中的內容寫入通道。服務端這邊接收資料必須通過Channel將資料讀入到Buffer中，然後再從Buffer中取出資料來處理。

在NIO中，Buffer是一個頂層父類，它是一個抽象類別，常用的Buffer的子類有：

• ByteBuffer
• IntBuffer
• CharBuffer
• LongBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• ShortBuffer

如果是對於檔案讀寫，上面幾種Buffer都可能會用到。但是對於網路讀寫來說，用的最多的是ByteBuffer。

四.Selector

Selector類是NIO的核心類，Selector能夠檢測多個註冊的通道上是否有事件發生，如果有事件發生，便擷取事件然後針對每個事件進行相應的響應處理。通過用一個單線程就可以管理多個通道，也就是管理多個串連。這樣使得只有在串連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，並且不必為每個串連都建立一個線程，不用去維護多個線程，並且避免了多線程之間的環境切換導致的開銷。

Selector有一個關鍵類是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。

 

Java NIO：NIO概述