引言：NIO是Java面試中老生常談的一個話題，No-Block-IO(非阻塞IO)；今天專花了一天時間將并發(fā)變成網(wǎng)站上便于NIO的東西全看了一遍烫饼，下面算是自己的一個學(xué)習(xí)筆記，方便以后回顧：
一：NIO簡介
1：基本概念nio 是non-blocking的簡稱试读，在jdk1.4 里提供的新api 。Sun 官方標(biāo)榜的特性如下： 為所有的原始類型提供(Buffer)緩存支持荠耽。字符集編碼解碼解決方案钩骇。
Channel ：一個新的原始I/O 抽象。 支持鎖和內(nèi)存映射文件的文件訪問接口铝量。 提供多路(non-bloking) 非阻塞式的高伸縮性網(wǎng)絡(luò)I/O 倘屹。-
2：幾個核心類
- A：channel
- B：buffer
- C：selector
2.1：channel：NIO中的通道，類比于JavaIO就相當(dāng)于JavaIO中的流慢叨；基本上纽匙，所有的 IO 在NIO 中都從一個Channel 開始。Channel 有點象流拍谐。 數(shù)據(jù)可以從Channel讀到Buffer中烛缔，也可以從Buffer 寫到Channel中。
2.2：buffer：Buffer 類是 java.nio 的構(gòu)造基礎(chǔ)轩拨。一個 Buffer 對象是固定數(shù)量的數(shù)據(jù)的容器践瓷，其作用是一個存儲器，或者分段運輸區(qū)亡蓉，在這里晕翠，數(shù)據(jù)可被存儲并在之后用于檢索。緩沖區(qū)可以被寫滿或釋放砍濒。對于每個非布爾原始數(shù)據(jù)類型都有一個緩沖區(qū)類淋肾，即 Buffer 的子類有：ByteBuffer硫麻、CharBuffer、DoubleBuffer樊卓、FloatBuffer拿愧、IntBuffer、LongBuffer 和 ShortBuffer简识，是沒有 BooleanBuffer 之說的赶掖。Java NIO 還有個 MappedByteBuffer，用于表示內(nèi)存映射文件 - 緩沖區(qū)的四個屬性：
- 1：容量(Capacity)：緩沖區(qū)能夠容納的數(shù)據(jù)元素的最大數(shù)量七扰。這一容量在緩沖區(qū)創(chuàng)建時被設(shè)定奢赂，并且永遠(yuǎn)不能被改變。
- 2：上界(Limit)：緩沖區(qū)的第一個不能被讀或?qū)懙脑鼐弊摺＞彌_創(chuàng)建時膳灶，limit 的值等于 capacity 的值。假設(shè) capacity = 1024立由，我們在程序中設(shè)置了 limit = 512轧钓，說明，Buffer 的容量為 1024锐膜，但是從 512 之后既不能讀也不能寫毕箍，因此可以理解成，Buffer 的實際可用大小為 512道盏。
- 3：”位置(Position)：下一個要被讀或?qū)懙脑氐乃饕獭Ｎ恢脮詣佑上鄳?yīng)的 get() 和 put() 函數(shù)更新。
- 4：標(biāo)記(Mark)：一個備忘位置
2.3：selector：允許單線程處理多個 Channel荷逞。如果你的應(yīng)用打開了多個連接（通道）媒咳，但每個連接的流量都很低，使用Selector就會很方便种远。
overview-selectors.png
二：具體用法：
- 2.1：Buffer的基本用法
使用Buffer讀寫數(shù)據(jù)一般遵循以下四個步驟： - 1:寫入數(shù)據(jù)到Buffer
- 2:調(diào)用flip()方法
- 3:從Buffer中讀取數(shù)據(jù)
- 4:調(diào)用clear()方法或者compact()方法
當(dāng)向buffer寫入數(shù)據(jù)時涩澡，buffer會記錄下寫了多少數(shù)據(jù)。一旦要讀取數(shù)據(jù)坠敷，需要通過flip()方法將Buffer從寫模式切換到讀模式妙同。在讀模式下，可以讀取之前寫入到buffer的所有數(shù)據(jù)。
一個小Demo：
public class deme1Nio {
public static void main(String[] args) {
File file = new File("F:\\1.txt");
try {
RandomAccessFile randomfile = new RandomAccessFile(file, "rw");
FileChannel channel = randomfile.getChannel();
ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(48);
int data = channel.read(buff);
while(data!=-1){
//去讀到文件的最后位置，安字節(jié)算的努咐；換行：算兩個字節(jié)
int pos = buff.position();
System.out.println(",pos="+pos);
System.out.println(data);
//切換到讀模式
buff.flip();
while(buff.hasRemaining()){
byte[] bytes = new byte[pos];
buff.get(bytes);
System.out.print(new String(bytes,"GBK"));
}
buff.clear();
data = channel.read(buff);
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
- 2.2：聚合和分散：
- 聚合：寫入Channel是指在寫操作時將多個buffer的數(shù)據(jù)寫入同一個Channel暗膜，因此，Channel 將多個Buffer中的數(shù)據(jù)“聚集（gather）”后發(fā)送到Channel。
- 分撒：從Channel中讀取是指在讀操作時將讀取的數(shù)據(jù)寫入多個buffer中艰匙。因此蹭越，Channel將從Channel中讀取的數(shù)據(jù)“分散（scatter）”到多個Buffer中拖陆。
- 應(yīng)用：讀取報文頭信息和報文體信息時弛槐；
File file1 = new File("f:\\1.txt");
FileInputStream in1;
try {
in1 = new FileInputStream(file1);
FileChannel channel1 = in1.getChannel();
//用來存儲頭部信息
ByteBuffer head = ByteBuffer.allocate(5);
//用來存儲區(qū)body信息
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(10);
//將兩個信息整合在一起
ByteBuffer[] arr = {head,body};
long data1 = channel1.read(arr);
while(data1!=-1){
head.flip();
while(head.hasRemaining()){
byte[] he = new byte[head.limit()];
head.get(he);
System.out.println("頭部信息為"+new String(he,"gbk"));
}
body.flip();
while(body.hasRemaining()){
byte[] bo = new byte[body.limit()];
body.get(bo);
System.out.println("內(nèi)容體信息為"+new String(bo,"gbk"));
}
head.compact();
body.compact();
data1 = channel1.read(arr);
}
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
public static void writeCombine(){
File file1 = new File("f:\\2.txt");
RandomAccessFile in1;
try {
in1 = new RandomAccessFile(file1,"rw");
FileChannel channel1 = in1.getChannel();
//用來存儲頭部信息
ByteBuffer head = ByteBuffer.allocate(5);
head.put("99999".getBytes());
//用來存儲區(qū)body信息
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(10);
body.put("1111111111".getBytes());
//將兩個信息整合在一起
ByteBuffer[] arr = {head,body};
head.flip();
body.flip();
channel1.write(arr);
channel1.close();
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
- 2.3:通道之間傳輸數(shù)據(jù)：
- transfromFrom()和transfromTo()方法的使用；
- FileChannel的transferFrom()方法可以將數(shù)據(jù)從源通道傳輸?shù)紽ileChannel中依啰；
- transferTo()方法將數(shù)據(jù)從FileChannel傳輸?shù)狡渌腸hannel中
public class demo3Transform {
public static void trasfromF(){
File file1 = new File("F:\\1.txt");
File file2 = new File("F:\\2.txt");
try {
RandomAccessFile rfile1 = new RandomAccessFile(file1, "rw");
RandomAccessFile rfile2 = new RandomAccessFile(file2, "rw");
FileChannel channel1 = rfile1.getChannel();
FileChannel channel2 = rfile2.getChannel();
long position = channel2.position();
long size = channel2.size();
//將channel2的內(nèi)容復(fù)制到channel1中去乎串；（從1的position的位置開始）
channel1.transferFrom(channel2, 2, size);
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
public static void trasfromT(){
File file1 = new File("F:\\1.txt");
File file2 = new File("F:\\2.txt");
try {
RandomAccessFile rfile1 = new RandomAccessFile(file1, "rw");
RandomAccessFile rfile2 = new RandomAccessFile(file2, "rw");
FileChannel channel1 = rfile1.getChannel();
FileChannel channel2 = rfile2.getChannel();
long position = channel2.position();
long size = channel2.size();
//將channel1的內(nèi)容復(fù)制到channel2中去；（從2的position的位置開始速警，賦值2那么長）
channel1.transferTo(position, size, channel2);
} catch (IOException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
demo3Transform.trasfromT();
}
}
- 2.4:selector的使用叹誉；
僅用單個線程來處理多個Channels的好處是，只需要更少的線程來處理通道闷旧。事實上长豁，可以只用一個線程處理所有的通道。對于操作系統(tǒng)來說忙灼，線程之間上下文切換的開銷很大匠襟，而且每個線程都要占用系統(tǒng)的一些資源（如內(nèi)存）。因此该园，使用的線程越少越好酸舍。
但是，需要記住里初，現(xiàn)代的操作系統(tǒng)和CPU在多任務(wù)方面表現(xiàn)的越來越好啃勉，所以多線程的開銷隨著時間的推移，變得越來越小了双妨。實際上璧亮，如果一個CPU有多個內(nèi)核，不使用多任務(wù)可能是在浪費CPU能力斥难。不管怎么說，關(guān)于那種設(shè)計的討論應(yīng)該放在另一篇不同的文章中帘饶。在這里哑诊，只要知道使用Selector能夠處理多個通道就足夠了。 - 1：Selector的創(chuàng)建
通過調(diào)用Selector.open()方法創(chuàng)建一個Selector及刻，如下：
elector selector = Selector.open(); - 2：向Selector注冊通道
為了將Channel和Selector配合使用镀裤，必須將channel注冊到selector上。通過SelectableChannel.register()方法來實現(xiàn)缴饭，如下：- 1：channel.configureBlocking(false);
- 2：SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.OP_READ);
與Selector一起使用時暑劝，Channel必須處于非阻塞模式下。這意味著不能將FileChannel與Selector一起使用颗搂，因為FileChannel不能切換到非阻塞模式担猛。而套接字通道都可以。
- 3：SelectionKey
在上一小節(jié)中，當(dāng)向Selector注冊Channel時傅联，register()方法會返回一個SelectionKey對象先改。這個對象包含了一些屬性：- interest集合
- ready集合
- Channel
- Selector
- 附加的對象（可選）
下面我會描述這些屬性。 - interest集合
可以通過SelectionKey讀寫interest集合 - ready集合
ready 集合是通道已經(jīng)準(zhǔn)備就緒的操作的集合蒸走。在一次選擇(Selection)之后仇奶，你會首先訪問這個ready的set集合。 - 附加的對象
可以將一個對象或者更多信息附著到SelectionKey上比驻，這樣就能方便的識別某個給定的通道该溯。 - 通過Selector選擇通道
一旦向Selector注冊了一或多個通道，就可以調(diào)用幾個重載的select()方法别惦。這些方法返回你所感興趣的事件（如連接狈茉、接受、讀或?qū)懀┮呀?jīng)準(zhǔn)備就緒的那些通道步咪。換句話說论皆，如果你對“讀就緒”的通道感興趣，select()方法會返回讀事件已經(jīng)就緒的那些通道猾漫。
下面是select()方法：- int select()
- int select(long timeout)
- int selectNow()
- select()阻塞到至少有一個通道在你注冊的事件上就緒了点晴。
- select(long timeout)和select()一樣，除了最長會阻塞timeout毫秒(參數(shù))悯周。
- selectNow()不會阻塞粒督，不管什么通道就緒都立刻返回
select()方法返回的int值表示有多少通道已經(jīng)就緒
- selectedKeys()
一旦調(diào)用了select()方法，并且返回值表明有一個或更多個通道就緒了禽翼，然后可以通過調(diào)用selector的selectedKeys()方法屠橄，訪問“已選擇鍵集（selected key set）”中的就緒通道
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
if(key.isAcceptable())
// a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
} else if (key.isConnectable()) {
// a connection was established with a remote server.
}else if (key.isReadable()) {
// a channel is ready for reading
} else if(key.isWritable()) {
// a channel is ready for writing
}
keyIterator.remove();
}
四：IO和NIO
1：區(qū)別：
IO和NIO的區(qū)別.png
