01.NIO简单介绍

Leefs 2022-05-23 PM 1270℃ 0条

[TOC]

### 前言

**Java NIO有两种解释：**

+ 一种叫非阻塞IO（Non-blocking I/O）
+ 另一种叫新的IO（New I/O）

其实两种概念也是相同的。

### 一、概述

Java NIO是从Java1.4版本开始引入的一个新的IO API,可以代替标准的IO API。

NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，**NIO支持面向缓冲区的，基于通道的IO操作**。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

**NIO有三大核心部分**

+ **Channel（通道）**
+ **Buffer（缓冲区）**
+ **Selector（选择器）**

### 二、Java NIO与BIO的区别

+ BIO以流的方式处理数据，而NIO以块的方式处理数据，块IO的效率比流IO高很多；
+ BIO是阻塞的，NIO则是非阻塞的；
+ BIO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel（通道）和Buffer（缓冲区）进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector（选择器）用于监听多个通道的事件（比如：连接请求，数据到达等），因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道；
+ BIO是单向的，如：InputStream, OutputStream；而**NIO是双向的**，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。

### 三、NIO三大核心原理

#### 3.1 Buffer(缓冲区)

缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存，这块内存被包装成NIO Buffer对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存，相比较直接对数组的操作，Buffer API更加容易操作和管理。

#### 3.2 Channel（通道）

Java NIO的通道类似流，但又有些不同： 既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的（input或output）读写通常是单向的。通道可以非阻塞读取和写入通道，也可以支持读取或写入缓冲区，同时支持异步地读写。

**常见的 Channel 有**

+ FileChannel
+ DatagramChannel
+ SocketChannel
+ ServerSocketChannel

#### 3.3 Selector（选择器）

Selector是一个Java NIO组件，可以能够检查一个或多个NIO通道，并确定哪些通道已经准备好进行读取或写入。一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接。

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- 每个Channel都会对应一个Buffer
- 一个线程对应Selector，一个Selector对应多个Channel（连接）
- 程序切换到那个Channel是由事件决定的
- Selector会根据不同的事件，在各个通道上切换
- Buffer就是一个内存块，底层是一个数组
- 数据的读取写入是通过Buffer完成的，BIO中要么是输入流，或者是输出流，不能双向，但是NIO的Buffer时可以读也可以写
- Channel负责传输，Buffer负责存取数据

### 四、缓冲区Buffer

一个用于特定基本数据类型的容器。由 Java NIO包定义的，所有缓冲区都是Buffer抽象类的子类。Java NIO中的Buffer主要用于与NIO通道进行交互，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入通道中的

![01.NIO简单介绍02.png](https://lilinchao.com/usr/uploads/2022/05/665867991.png)

#### Buffer类及其子类

Buffer就像一个数组，可以保存多个相同类型的数据。根据数据类型不同，有以下Buffer常用子类：

- ByteBuffer
  * MappedByteBuffer
  * DirectByteBuffer
  * HeapByteBuffer
- ShortBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- FloatBuffer
- DoubleBuffer
- CharBuffer

上述Buffer类 他们都采用相似的方法进行管理数据，只是各自管理的数据类型不同而已。都是通过如下方法获取一个Buffer对象：

```sql
//创建一个容量为capacity的xxxBuffer对象
static xxxBuffer allocate(int capacity);
	|
	|
    |
IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(10);
```

#### Buffer中的重要概念

- **容量(capacity):**创建后不能更改,且容量不能为负;

- **限制(limit):**表示缓冲区中可以操作数据的大小。缓冲区的限制不能为负,并且不能大于其容量；

写入模式,限制等于buffer的容量。读取模式下,limit等于写入的数据量

- **位置(position):**下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为负,并且不能大于其限制；

- **标记(mark)与重置(reset):**标记是一个索引,通过Buffer中的mark()方法指定Buffer中一个特定的position,之后可以通过调用reset()方法恢复到这个position。

*附参考原文链接地址：*

*https://www.cnblogs.com/LongDa666/p/14433408.html*

标签: Netty, NIO

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