Java中的NIO详解

一、NIO简介

NIO中的N为NEW, IO为INPUT/OUTPUT，也就是民间所说的Non-Blocking IO，它拥有高并发能力，到JDK1.7 出现了NIO2.0。

在单线程的情况下，当前的IO操作即使没有完成，当前线程也能做其他事情，不用等待某个操作涉及的数据全部完成再进行其他操作。具体解释为：NIO的非阻塞模式下，线程发送数据与接收数据都是通过通道进行的，线程只需要去查看是否有数据要处理，如果没有就直接返回，不会等待。

二、NIO架构设计

Java NIO的核心组件包括：Channel(通道)，Buffer(缓冲区)，Selector(选择器)。

1、缓冲区（内存区域）

它本质上就是一个数组，提供了对数据的结构化访问以及维护读写位置等功能。

（1）缓冲区的作用：负责与通道进行交互。在面向流的IO中我们可以直接把数据写到Stream对象里，而面向通道的IO则不行，线程需要先把数据写入到缓冲区，再将缓冲区里的数据写到通道对象里。

（2）缓冲区的类别：最常用的是ByteBuffer（字节缓冲区），其他的还有CharBuffer、ShortBuffer等。ByteBuffer除了具有一般缓冲的操作之外还提供了一些特有操作，方便网络读写。

2、通道

通过它传输数据，与流的不同之处在于，通道是全双工的，同时支持读写操作，而流只能在一个方向上移动。

通道的作用：用于在字节缓冲区和通道的另一侧的实体（通常是一个文件或者套接字）进行有效的数据传输。

3、多路复用器（选择器）

它会不断地轮询注册在它上面的通道，并且返回那些准备就绪的通道，以便进行后续的IO处理。对应linux操作系统中的epoll。

注意：服务器和客户端可分别有自己的多路复用器（选择器）。

三、ServerSocketChannel和SocketChannel的区别

它们是一对，位于java.nio中的通信的类。其中ServerSocketChannel是服务器端用的通道，SocketChannel是服务端/客户端均可用的通道。使用的时候必须先建立ServerSocketChannel通道来等待客户端的连接。客户端则必须建立相对应的SocketChannel（客户端会给该通道随机分配一个端口号）来与服务器建立连接，服务器接收到客户端的连接后，创建一个新的SocketChannel（该端口号与ServerSocketChannel端口号相同）并通过ServerSocketChannel.accept()方法与客户端的SocketChannel建立连接，之后双方就可以进行通信了。即服务器端的每一个SocketChannel都唯一标识了一个客户端。

现在我们给出一个测试样例，代码分为客户端和服务端，将它们分别放在不同的linux机器上，进行远程调用。注意客户端中申请连接用的IP和PORT一定是跟服务器中绑定的相同，否则无法建立连接。

注意：需要关系两台测试机器的防火墙；确定端口未被占用。

客户端代码如下：

java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.nio.charset.Charset; // NIO客户端 public class NIOClient { // 客户端的多路复用器（选择器） private Selector selector; // 与服务器通信的信道 SocketChannel socketChannel; static int sendCount = 0; public NIOClient(int port)throws IOException{ selector = Selector.open(); socketChannel = SocketChannel.open(); socketChannel.connect(new InetSocketAddress("9.30.249.84",port)); socketChannel.configureBlocking(false); socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); } private void startNIOClient() { // 启动客户端读线程：读取服务器端发来的信息 new Thread(new ClientReadThread()).start(); } class ClientReadThread implements Runnable { public void run() { try { while (selector.select() > 0) { // 遍历每个有可用IO操作Channel对应的SelectionKey for (SelectionKey sk : selector.selectedKeys()) { // 如果该SelectionKey对应的Channel中有可读的数据 if (sk.isReadable()) { // 使用NIO读取Channel中的数据 SocketChannel sc = (SocketChannel) sk.channel(); ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); sc.read(readBuffer); readBuffer.flip(); // 将字节转化为为UTF-16的字符串