NIO編程
在介紹NIO編程之前唯鸭，我們首先需要澄清一個(gè)概念：NIO到底是什么的簡(jiǎn)稱(chēng)盼忌？有人稱(chēng)之為New I/O再愈，因?yàn)樗鄬?duì)于之前的I/O類(lèi)庫(kù)是新增的奠伪，所以被稱(chēng)為New I/O跌帐，這是它的官方叫法。但是绊率，由于之前老的I/O類(lèi)庫(kù)是阻塞I/O谨敛，New I/O類(lèi)庫(kù)的目標(biāo)就是要讓Java支持非阻塞I/O，所以滤否，更多的人喜歡稱(chēng)之為非阻塞I/O（Non-block I/O）脸狸，由于非阻塞I/O更能夠體現(xiàn)NIO的特點(diǎn)，所以我們這里使用NIO表示非阻塞I/O藐俺。
與Socket類(lèi)和ServerSocket類(lèi)相對(duì)應(yīng)炊甲，NIO也提供了SocketChannel和ServerSocketChannel兩種不同的套接字通道實(shí)現(xiàn)泥彤。這兩種新增的通道都支持阻塞和非阻塞兩種模式。阻塞模式使用非常簡(jiǎn)單卿啡，但是性能和可靠性都不好吟吝，非阻塞模式則正好相反。開(kāi)發(fā)人員一般可以根據(jù)自己的需要來(lái)選擇合適的模式牵囤，一般來(lái)說(shuō)爸黄，低負(fù)載，低并發(fā)的應(yīng)用程序可以選擇同步阻塞I/O以降低編程復(fù)雜度揭鳞，但是對(duì)于高負(fù)載炕贵，高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，需要使用NIO的非阻塞模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)野崇。
NIO類(lèi)庫(kù)簡(jiǎn)介
1. 緩沖區(qū)Buffer
我們首先介紹緩沖區(qū)（Buffer）的概念称开，Buffer是一個(gè)對(duì)象，它包含一些要寫(xiě)入或者要讀出的數(shù)據(jù)。在NIO類(lèi)庫(kù)中加入Buffer對(duì)象，體現(xiàn)了新庫(kù)與原I/O的一個(gè)重要區(qū)別洒宝。在面向流的I/O中，可以將數(shù)據(jù)直接寫(xiě)入或者將數(shù)據(jù)直接讀到Stream對(duì)象中蕴侣。
在NIO庫(kù)中，所有數(shù)據(jù)都是用緩沖區(qū)處理的臭觉。在讀取數(shù)據(jù)時(shí)昆雀，它是直接讀到緩沖區(qū)中的；在寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)蝠筑，寫(xiě)入到緩沖區(qū)中狞膘。任何時(shí)候訪問(wèn)NIO中的數(shù)據(jù)，都是通過(guò)緩沖區(qū)進(jìn)行操作什乙。
緩沖區(qū)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)數(shù)組挽封。通常它是一個(gè)字節(jié)數(shù)組（ByteBuffer），也可以使用其他種類(lèi)的數(shù)組臣镣。但是一個(gè)緩沖區(qū)不僅僅是一個(gè)數(shù)組辅愿，緩沖區(qū)提供了對(duì)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化訪問(wèn)以及維護(hù)讀寫(xiě)位置（limit）等信息。
最常用的緩沖區(qū)是ByteBuffer忆某，一個(gè)ByteBuffer提供了一組功能用于操作byte數(shù)組渠缕。除了ByteBuffer，還有其他的一些緩沖區(qū)褒繁，事實(shí)上，每一種Java基本類(lèi)型（除了Boolean類(lèi)型）都對(duì)應(yīng)有一種緩沖區(qū)馍忽，具體如下：
- ByteBuffer：字節(jié)緩沖區(qū)
- CharBuffer：字符緩沖區(qū)
- ShortBuffer：短整型緩沖區(qū)
- IntBuffer：整型緩沖區(qū)
- LongBuffer：長(zhǎng)整型緩沖區(qū)
- FloatBuffer：浮點(diǎn)型緩沖區(qū)
- DoubleBuffer：雙精度浮點(diǎn)型緩沖區(qū)
緩沖區(qū)的繼承關(guān)系如下圖所示：
每一個(gè)Buffer類(lèi)都是Buffer接口的一個(gè)子實(shí)例棒坏。除了ByteBuffer燕差，每一個(gè)Buffer類(lèi)都有完全一樣的操作，只是它們所處理的數(shù)據(jù)類(lèi)型不一樣坝冕。因?yàn)榇蠖鄶?shù)標(biāo)準(zhǔn)I/O操作都使用ByteBuffer徒探，所以它除了具有一般緩沖區(qū)的操作之外還提供一些特有的操作，方便網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)喂窟。
2. 通道Channel
Channel是一個(gè)通道测暗，可以通過(guò)它讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)，它就像輸水管道一樣磨澡，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過(guò)Channel讀取和寫(xiě)入碗啄。通道與流的不同之處在于通道是雙向的，流只是在一個(gè)方向上移動(dòng)（一個(gè)流必須是InputStream 或者 OutputStream的子類(lèi)）稳摄，而且通道可以用于讀稚字，寫(xiě)或者同時(shí)用于讀寫(xiě)。
因?yàn)镃hannel是全雙工的厦酬，所以它可以比流更好地映射底層操作系統(tǒng)的API胆描。特別是在UNIX網(wǎng)絡(luò)編程模型中，底層操作系統(tǒng)的通道都是全雙工的仗阅，同時(shí)支持讀寫(xiě)操作昌讲。
Channel的集成關(guān)系如下圖所示：
自頂向下看， 前三層主要是Channel接口减噪，用于定義它的功能短绸，后面是一些具體的功能類(lèi)（抽象類(lèi)）。從類(lèi)圖可以看出旋廷，實(shí)際上Channel可以分為兩大類(lèi)：分別是用于網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)的SelectableChannel和用于文件操作的FileChannel鸠按。本節(jié)涉及的ServerSocketChannel和SocketChannel都是SelectableChannel的子類(lèi)。
3. 多路復(fù)用器Selector
多路復(fù)用器Selector饶碘，它是Java NIO編程的基礎(chǔ)目尖，熟練地掌握Selector對(duì)于掌握NIO編程至關(guān)重要。多路復(fù)用器提供選擇已經(jīng)就緒的任務(wù)的能力扎运。簡(jiǎn)單來(lái)講瑟曲，** Selector會(huì)不斷地輪詢(xún)注冊(cè)在其上的Channel，如果某個(gè)Channel上面有新的TCP連接接入豪治，讀和寫(xiě)事件洞拨，這個(gè)Channel就處于就緒狀態(tài)，會(huì)被Selector輪詢(xún)出來(lái)负拟，然后通過(guò)SelectionKey可以獲取就緒Channel的集合烦衣，進(jìn)行后續(xù)的I/O操作** 。
** 一個(gè)多路復(fù)用器Selector可以同時(shí)輪詢(xún)多個(gè)Channel，由于JDK使用了epoll()代替?zhèn)鹘y(tǒng)的select實(shí)現(xiàn)花吟，所以它并沒(méi)有最大連接句柄1024/2048的限制秸歧。這也就意味著只需要一個(gè)線程負(fù)責(zé)Selector的輪詢(xún)，就可以接入成千上萬(wàn)的客戶(hù)端衅澈，這確實(shí)是個(gè)非常巨大的進(jìn)步键菱。**
