NIO学习(1)-入门学习

一、NIO概念

　　IO：标准IO，也既阻塞式IO

　　NIO:非阻塞式IO

二、NIO与标准IO的IO工作方式

　　标准IO基于字节流和字符流进行操作

　　NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer），数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入通道；

　　NIO可以让你异步的使用IO，例如：当线程从通道读取数据到缓冲区中时，线程还可以进行其他事情。当数据被写入到缓冲区时，线程可以继续处理它，从缓冲区写入通道也类似

　　NIO引入选择器的概念，选择器用于监听多个通道的事件（例如：连接打开，数据到达），因此，单个线程可以监听多个数据通道。

三、IO与NIO区别

　　IO与NIO有两个主要的区别：

　　1、面向流与面向缓冲

　　　　Java NIO与IO之间第一个最大的区别是，IO面向流，NIO面向缓冲区。

　　　　Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。

　　　　Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。

　　2、阻塞与非阻塞IO

　　　　Java NIO与IO之间第二个最大的区别是，IO是阻塞的，NIO是非阻塞IO。

　　　　Java IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。

　　　　Java NIO的非阻塞模式，非阻塞读是一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就不会获取。但它不是保持线程阻塞，而是直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。

四、NIO概述

　　NIO核心组成部分：Channels（通道）、Buffers（缓冲区）、Selectors（选择器）。

　　NIO中除此之外还有很多组件和类，但channel、buffer、selector构成了核心的API。

　　1、channel和buffer

　　　　基本上所有的IO在NIO中都从一个channel开始，数据可以从channel读到buffer中，也可以从buffer写入到channel

　　　　NIO中一些主要的Channel实现：FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChanel；这些涵盖了UDP、TCP网络IO以及文件IO。

　　　　NIO里关键的Buffer实现：ByteBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、CharBuffer；这些buffer涵盖了你能通过IO发送的基本数据类型byte、short、int、long、double、float、char。

　　2、selector

　　　　selector允许单线程处理多个channel，如果你的应用打开了多个连接（通道），但每个连接的流量都很低，使用selelctor就会很方便。

　　　　下图是单线程中一个selector处理多channel的示意图

　　　　要使用selector，需要向selector中注册channel，然后调用它的select方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件例如新进连接，数据接收等。

五、总结

　　NIO可以让你只是用一个（或几个）单线程管理多个通道（网络连接或文件），但付出的代价是：解析数据可能会比从一个阻塞流中读取数据更加复杂。

　　NIO应用场景：如果要管理成千上万个连接，这些连接只是发送少量的数据，例如聊天服务器，实现NIO服务器可能是一个优势。同样，如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上，如P2P网络中，使用一个单独的线程来管理你所有出站连接，可能是一个优势。一个线程多个连接的设计方案如下图所示

　　　　　　单线程管理多个连接

　　IO应用场景：如果你有少量的连接使用非常高的带宽，一次发送大量的数据，也许典型的IO服务器实现可能非常契合。下图说明了一个典型的IO服务器设计：

　　　　　　　　　　　　一个典型的IO服务器的设计：一个连接通过一个线程处理

巴特西