NIO系列之工作机制简介

今天药忘吃喽~ 2021-09-15 04:44 370阅读 0赞

### 前言 ###

本博客只简单介绍NIO的原理实现和基本工作流程

### I/O和NIO的本质区别 ###

NIO将填充和提取缓冲区的I/O操作转移到了操作系统

I/O 以流的方式处理数据，而 NIO 以缓冲区的方式处理数据；IO是阻塞的，NIO是非阻塞的，直到有数据被读取或者数据完全写入时，IO线程才开始执行操作，而NIO在如何情况都是非阻塞的

### 通道(Channel)和缓冲区(Buffer) ###

NIO三个核心对象：通道(Channel)、缓冲区(Buffer)和选择器(Selector)

缓冲区只暂时储存数据，通道用于读取和写入操作，作用相当于IO流，与IO流不同的是通道是双向的。

NIO操作中，从通道读取的数据必须先放在缓冲区中，发送给通道的数据也先放在缓冲区中。

### NIO通道 ###

通道：通道是一个对象，可以通过它读取和写入数据，可以理解为是对原I/O包中的流的模拟。

通道和流的区别在于通道是双向。通道可以用于读、写或者同时用于读写，而流只有一个方向，即一个流必须是InputStream的子类或者OutputStream的子类。

*  FileChannel：从文件中读写数据。
 *  DatagramChannel：能通过UDP读写网络中的数据。
 *  SocketChannel：能通过TCP读写网络中的数据。
 *  ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个Socke Channel。

### NIO缓冲区 ###

缓冲区：缓冲区实质上是一个数组。最常用的缓冲区类型是ByteBuffer，对应Java的基本类型都有一种缓冲区区

缓冲区类型：

*  ByteBuffer
 *  CharBuffer
 *  ShortBuffer
 *  IntBuffer
 *  LongBuffer
 *  FloatBuffer
 *  DoubleBuffer

### NIO选择器 ###

选择器(Selector)：选择器用于监听多个通道的事件。Selector允许单线程处理多个 Channel。也就是说可以注册多个通道，使用同一个选择器，只要开一条线程就可以执行

### NIO读写操作 ###

NIO读取过程：先创建一个缓冲区，通道读取数据放在这个缓冲区

graph LR
    
    Channel-->Buffer

NIO写入过程：也是先创建一个缓冲区，里面有储存数据的话，将这些数据发给管道执行写入操作

graph LR
    Buffer-->Channel

文件读取操作  
读取文件过程：从FileInputStream获取Channel，创建Buffer，将数据从Channel读到Buffer中

//从FileInputStream获取通道
    FileInputStream fis = new FileInputStream( "readandshow.txt" );
    FileChannel fc = fis.getChannel();
    //创建缓冲区
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
    //将数据从通道读到缓冲区
    fc.read( buffer );

文件写入过程

FileOutputStream fout=new FileOutputStream("write.txt");
    FileChannel fc=fout.getChannel();
    ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
    for (int i=0; i<data.length; i++) {
          buffer.put(data[i]);
    }
    buffer.flip();
    fc.write(buffer);

附录：  
[NIO入门][NIO]  
[NIO系列教程][NIO 1]

[NIO]: https://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-nio/j-nio.html
[NIO 1]: http://www.iteye.com/magazines/132-Java-NIO