概述
BIO是面向字節(jié)流和字符流的辉巡，數(shù)據(jù)從流中順序獲取
NIO是面向通道和緩沖區(qū)的溅固，數(shù)據(jù)總是從通道中讀到buffer緩沖區(qū)內(nèi)募书，或者從buffer緩沖區(qū)內(nèi)寫入通道
Channel通道和Buffer緩沖區(qū)是NIO的核心异雁，幾乎在每一個(gè)IO操作中使用它們华临，Selector選擇器則允許單個(gè)線程操作多個(gè)通道，對(duì)于高并發(fā)多連接很有幫助饥追。
操作系統(tǒng)的IO一般分為兩個(gè)階段图仓，等待和就緒操作，比如讀可以分為等待系統(tǒng)可讀和真正的讀但绕，寫可以分為等待系統(tǒng)可寫和真正的寫救崔，在傳統(tǒng)的BIO中是這兩個(gè)階段都會(huì)阻塞，在NIO中第一個(gè)階段不是阻塞的捏顺，第二個(gè)階段是阻塞的六孵，如下圖，BIO是阻塞IO幅骄，NIO是非阻塞IO
Buffer（緩沖區(qū)）
常用Buffer類型
ByteBuffer,MappedByteBuffer,CharBuffer,DoubleBuffer,FloatBuffer,IntBuffer,LongBuffer,ShortBuffer劫窒。對(duì)應(yīng)了幾大基本數(shù)據(jù)類型
ByteBuffer可以選擇實(shí)例化為DirectByteBuffer和HeapByteBuffer，如果數(shù)據(jù)量比較小的中小應(yīng)用情況下拆座，可以考慮使用heapBuffer主巍；反之可以用directBuffer。一般來(lái)說(shuō)DirectByteBuffer可以減少一次系統(tǒng)空間到用戶空間的拷貝挪凑。但Buffer創(chuàng)建和銷毀的成本更高孕索，更不宜維護(hù)，通常會(huì)用內(nèi)存池來(lái)提高性能躏碳。其他buffer類似
利用Buffer讀寫數(shù)據(jù)步驟
將數(shù)據(jù)寫入buffer
調(diào)用flip將寫模式改為讀模式
從buffer中讀取數(shù)據(jù)搞旭，進(jìn)行操作
調(diào)用clear()清除整個(gè)buffer數(shù)據(jù)或者調(diào)用compact()清空已讀數(shù)據(jù)
buffer的屬性
capacity容量，該buffer最多存儲(chǔ)的字節(jié)數(shù)
position位置菇绵，寫模式下选脊，position從0到capacity-1，變更為讀模式后脸甘，position歸零恳啥，邊讀邊移動(dòng)
limit限制，寫模式下丹诀，代表我們能寫的最大量為capacity钝的，讀模式下，變更為原position位置铆遭，即有數(shù)據(jù)的位置
buffer api
通過(guò)allocate()方法為buffer分配內(nèi)存大小硝桩，如開(kāi)辟一個(gè)48字節(jié)的ByteBuffer buffer：ByteBuffer.allocate(48)
寫數(shù)據(jù)可以通過(guò)通道寫，如：FileChannel.read(buffer)枚荣；也可以通過(guò)put方法來(lái)寫數(shù)據(jù)碗脊，如：buffer.put(127)
flip()翻轉(zhuǎn)方法，將寫模式切換到讀模式橄妆，position歸零衙伶，設(shè)置limit為之前的position位置
讀數(shù)據(jù)可以讀到通道祈坠，如：FileChannel.write(buffer)；也可以調(diào)用get()方法讀取矢劲，byte aByte=buffer.get()
buffer.rewind()將position置0赦拘，limit不變，這樣我們就可以重復(fù)讀取數(shù)據(jù)啦
buffer.clear()將position置為0芬沉，limit設(shè)置為capacity躺同，這里并沒(méi)有刪除buffer里面的數(shù)據(jù)，只是把標(biāo)記位置改了丸逸；
buffer.compact()清除已讀數(shù)據(jù)蹋艺，這里也沒(méi)有刪除數(shù)據(jù)，將position設(shè)置為未讀的個(gè)數(shù)黄刚，將后面幾個(gè)未讀的字節(jié)順序的復(fù)制到前面的幾個(gè)字節(jié)捎谨，limit設(shè)置為capacity，比如buffer容量3個(gè)字節(jié)隘击，讀取hello，在讀取了2個(gè)字節(jié)后我就調(diào)用了compact()方法研铆，那么此時(shí)position為1埋同，limit為3，buffer內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)buff[0]='l',buff[1]='e',buff[2]='l'棵红，因?yàn)橛幸粋€(gè)'l'沒(méi)有讀完凶赁，將'l'提取到最前面供下次讀取
mark()可以標(biāo)記當(dāng)前的position位置，通過(guò)reset來(lái)恢復(fù)mark位置逆甜，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)重復(fù)讀取滿足條件的數(shù)據(jù)塊
equals()兩個(gè)buffer相等需滿足虱肄，類型相同，buffer剩余（未讀）字節(jié)數(shù)相同交煞，所有剩余字節(jié)數(shù)相同
compareTo()比較buffer中的剩余元素咏窿，只不過(guò)此方法適合排序
Channel（通道）
Channel的重要實(shí)現(xiàn)
FileChannel用于文件數(shù)據(jù)的讀寫，transferTo()方法可以將通道的數(shù)據(jù)傳送至另外一個(gè)通道素征，完成數(shù)據(jù)的復(fù)制
DatagramChannel用于UDP數(shù)據(jù)的讀寫
SocketChannel用于TCP的數(shù)據(jù)讀寫集嵌，通常我們所說(shuō)的客戶端套接字通道
ServerSocketChannel允許我們監(jiān)聽(tīng)TCP鏈接請(qǐng)求，通常我們所說(shuō)的服務(wù)端套接字通道御毅，每一個(gè)請(qǐng)求都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)SocketChannel
Scatter和Gather
java nio在Channel實(shí)現(xiàn)類也實(shí)現(xiàn)了Scatter和Gather相關(guān)類
Scatter.read()是從通道讀取的操作能把數(shù)據(jù)寫入多個(gè)buffer根欧，即一個(gè)通道向多個(gè)buffer寫數(shù)據(jù)的過(guò)程，但是read必須寫滿一個(gè)buffer后才會(huì)向后移動(dòng)到下一個(gè)buffer端蛆，因此read不適合大小會(huì)動(dòng)態(tài)改變的數(shù)據(jù)凤粗。代碼如下：
ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
channel.read(bufferArray);
- Gather.write()是從可以把多個(gè)buffer的數(shù)據(jù)寫入通道，write是只會(huì)寫position到limit之間的數(shù)據(jù)今豆，因此寫是可以適應(yīng)大小動(dòng)態(tài)改變的數(shù)據(jù)嫌拣。代碼如下：
ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
//write data into buffers
ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
channel.write(bufferArray);
在有些場(chǎng)景會(huì)非常有用柔袁，比如處理多份需要分開(kāi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，舉例來(lái)說(shuō)亭罪，假設(shè)一個(gè)消息包含了header和body瘦馍，我們可能會(huì)把header和body分別放在不同的buffer
Selector（選擇器）
Selector用于檢查一個(gè)或多個(gè)NIO Channel的狀態(tài)是否可讀可寫，這樣就可以實(shí)現(xiàn)單線程管理多個(gè)Channels应役，也就是可以管理多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接情组，NIO非阻塞主要就是通過(guò)Selector注冊(cè)事件監(jiān)聽(tīng)，監(jiān)聽(tīng)通道將數(shù)據(jù)就緒后箩祥，就進(jìn)行實(shí)際的讀寫操作院崇，因此前面說(shuō)的IO兩個(gè)階段，一階段NIO僅僅是異步監(jiān)聽(tīng)袍祖，二階段就是同步實(shí)際操作數(shù)據(jù)
Selector監(jiān)聽(tīng)事件類別
SelectionKey.OP_CONNECT是Channel和server連接成功后底瓣，連接就緒
SelectionKey.OP_ACCEPT是server Channel接收請(qǐng)求連接就緒
SelectionKey.OP_READ是Channel有數(shù)據(jù)可讀時(shí)，處于讀就緒
SelectionKey.OP_WRITE是Channel可以進(jìn)行數(shù)據(jù)寫入是蕉陋，寫就緒
使用Selector的步驟
創(chuàng)建一個(gè)Selector捐凭，Selector selector = Selector.open();
注冊(cè)Channel到Selector上面，將Channel切換為非阻塞的：channel.configureBlocking(false)凳鬓，然后綁定Selector：SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
SelectionKey.OP_READ為監(jiān)聽(tīng)的事件類別茁肠，如果要監(jiān)聽(tīng)多個(gè)事件，可利用位的或運(yùn)算結(jié)合多個(gè)常量如：int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;
需要使用Selector的Channel必須是非阻塞的缩举，F(xiàn)ileChannel不能切換為非租塞的垦梆，因此FileChannel不適用于Selector
API
Selector.select()方法是阻塞的，因此可以放心的將它寫在while(true)中仅孩，不用擔(dān)心cpu會(huì)空轉(zhuǎn)
Selector.wakeup()喚醒select()造成的阻塞托猩，可能是有新的事件注冊(cè)，優(yōu)先級(jí)更高的事件觸發(fā)（如定時(shí)器事件）辽慕，希望及時(shí)處理京腥。其原理是向通道或者連接中寫入一個(gè)字節(jié)，阻塞的select因?yàn)橛蠭O事件就緒溅蛉，立即返回
Issues
在使用TcpClient和TcpServer時(shí)绞旅，最開(kāi)始客戶端結(jié)束之后，服務(wù)端catch住了異常温艇，但是并沒(méi)有處理因悲，那個(gè)客戶端的Channel還是可以從Selector出來(lái)，原因是注冊(cè)了這個(gè)事件沒(méi)有取消注冊(cè)勺爱，在catch中取消注冊(cè)該事件就行晃琳，SelectionKey.cancel()
localhost是一個(gè)域名，通常指向127.0.0.1可在host文件配置
127.0.0.1指本機(jī)地址環(huán)回地址，只有自己的機(jī)器可以訪問(wèn)
0.0.0.0表示網(wǎng)絡(luò)中的本機(jī)地址卫旱，即如果本機(jī)器連接了兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)人灼，在注冊(cè)服務(wù)端時(shí)使用0.0.0.0，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的其他主機(jī)都可以訪問(wèn)這個(gè)服務(wù)端
我們可以理解為本機(jī)有三塊網(wǎng)卡顾翼，一塊網(wǎng)卡叫做 loopback（這是一塊虛擬網(wǎng)卡）127.*整個(gè)網(wǎng)段用作loopback網(wǎng)絡(luò)接口的默認(rèn)地址投放，按照慣例通常設(shè)置為127.0.0.1這個(gè)地址和網(wǎng)絡(luò)無(wú)關(guān)，這個(gè)是環(huán)回地址适贸，直接找本地地址灸芳，如果服務(wù)端綁定這個(gè)地址，那就只有本地服務(wù)器才可以訪問(wèn)這個(gè)服務(wù)端拜姿，另外一塊網(wǎng)卡叫做 ethernet （這是你的有線網(wǎng)卡）烙样，還有一塊網(wǎng)卡叫做 wlan（這是你的無(wú)線網(wǎng)卡）
實(shí)例源代碼如下圖：前往下載
