Java NIO是New IO还是Non-blocking IO

ゝ一纸荒年。 2024-04-25 08:35 136阅读 0赞

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#### 文章目录 ####

*  前言
 *  NIO到底叫啥
 *  通过对比理解NIO
 *   *  传统IO网络编程
     *  NIO引入的新概念
     *  NIO网络编程
     *  两者区别
     *  NIO的事件驱动
 *  总结

## 前言 ##

很多小伙伴对Java NIO的一些概念和编程不是很理解，希望通过本文对Java NIO与传统IO的对比，可以帮助大家更好地理解和掌握Java NIO。

## NIO到底叫啥 ##

Java NIO 有**两种说法**，一种是 **New IO**，另一种是 **Non-blocking IO**（非阻塞IO）。

这两种说法**都没毛病**。

从JDK 1.4开始，Java提供了一系列**IO新特性**，所以称之为New IO。而NIO提供了**非阻塞的I/O操作方式**，所以又可以称之为 Non-blocking IO。

## 通过对比理解NIO ##

相对于传统的 Java IO API，NIO API 不论是概念还是编程方式，对于开发人员来讲都没有那么的直观，理解起来比较困难。

（下面通过对比Java的传统IO和NIO编程，让小伙伴们轻松理解并掌握Java NIO。）

### 传统IO网络编程 ###

在基于传统的Java IO API进行网络编程时，通过3个步骤就可以完成网络通信工作：

1.  **接受一个连接请求的Socket对象。**
2.  **获取Socket关联的的输入/输出流。**
3.  **读取输入流的数据或向输出流写入数据。**

整个流程相对直观简单。示例代码如下图

![传统IO网络编程][IO]

### NIO引入的新概念 ###

而在Java NIO中，引入了一系列新的概念，比如通道（**Channel**）、缓冲区（**Buffer**）、选择器（**Selector**）等。

先来看一下这些概念：

*  **通道**（**Channel**）：通道是连接数据源和缓冲区的桥梁。数据可以通过通道从数据源读取到缓冲区，或者从缓冲区写入到数据源。
 *  **缓冲区**（**Buffer**）：缓冲区是Java NIO中用于存储数据的核心组件。它是一个容器对象，用于存储要写入通道或从通道读取的数据。
 *  **选择器**（**Selector**）：选择器用于非阻塞I/O操作。它可以同时监控多个通道的状态（如是否准备好进行读或写操作），这使得开发者可以编写高效的、非阻塞的I/O代码。

这些概念给我的感觉就是：**好像看了，又好像没看**。

对于初学者来说，在概念的转换和学习过程中可能会有一定的难度。所以还是要结合实际的例子来理解。

与上面相同的功能，看看利用Java NIO API是如何编写的。

### NIO网络编程 ###

![Java NIO网络编程][Java NIO]

### 两者区别 ###

可以看到，完成网络通信的3个步骤依然存在，但是有几处代码不一样：

1.  `SocketChannel`替代了`InputStream/OutputStream`，既可以读又可以写。
2.  `ByteBuffer`替代了`byte[]`，两者区别就是，`ByteBuffer`多了清除、标记、重置等功能，也是为什么说Java NIO 是面向缓冲区。
3.  多了陌生的代码，比如，`Selector.open()`、`selector.select()`、`xx.register(selector)`等。

替代不难理解，主要是，这个`Selector`是什么？

这个`Selector`也就是Java NIO的核心组件，其工作模式就是《[BIO、NIO、IO多路复用模型详细介绍&Java NIO 网络编程][BIO_NIO_IO_Java NIO]》说到的IO多路复用。

### NIO的事件驱动 ###

通过使用`Selector`，一个单独的线程可以去处理多个客户端的连接请求、读写操作。具体体现在以下几处：

1.  第12行，注册 `ServerSocketChannel` 到 `Selector`，并监听 `ACCEPT` 事件。这样意味着`ServerSocket`不用去`accept()`等待客户端的连接，而是交给了`Selector`去等待。
2.  第33行，注册新连接到 `Selector`，并监听 `READ` 事件。 意味着，如果Socket数据没有准备好，由`Selector`去等待。

这样的话，只要是注册到`Selector`中的事件，不论多少个客户端的连接或输入输出，都会在`selector.select()`（第16行）统一由一个线程去阻塞等待。**从而减少整体阻塞的次数，提高性能**。

## 总结 ##

Java NIO 并不是完全非阻塞，只是通过事件驱动机制和缓冲区减少系统调用次数，减少了阻塞等待的时间。理解Java NIO需要重点理解事件驱动机制。

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[BIO_NIO_IO_Java NIO]: https://blog.csdn.net/qq_28314431/article/details/132047951