JAVA NIO编程入门（一）

一、前言

笔者之前接触的NIO编程比较少，所以对这一块的基础也比较弱，NIO作为java编程中一个重要的模块，不能很好的掌握它，感觉自己在java方面就掌握的不够，所以，接下来，笔者会学习NIO编程，所以，该系列文章不会涉及到很深源码解析，纯粹的是学习课程，也可以理解为笔者的笔记，记录学习NIO的过程，同时也希望这类文章可以对同样想掌握NIO编程的你有帮助。

二、什么是NIO？

Java NIO(New IO)是一个可以替代标准Java IO API的IO API（从Java 1.4开始)，Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式。NIO可以理解为非阻塞IO,传统的IO的read和write只能阻塞执行，线程在读写IO期间不能干其他事情，比如调用socket.read()时，如果服务器一直没有数据传输过来，线程就一直阻塞，而NIO中可以配置socket为非阻塞模式。

三、IO和NIO的区别

IO是面向字节流和字符流的，而NIO是面向缓冲区的。
IO是阻塞模式的，NIO是非阻塞模式的
NIO新增了选择器的概念，可以通过选择器监听多个通道。

四、NIO相关概念

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。但流的读写通常是单向的。通道可以异步地读写。

通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。

Channel的实现

这些是Java NIO中最重要的通道的实现：

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SocketChannel。

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。

Buffer(缓冲区)的主要属性

属性	功能
capacity	容量
position	缓冲区当前位置指针，最大可为capacity – 1
limit	缓冲区最大读取和写入限制

buffer属性示意图：

上图展示了写模式和读模式下，以上属性的示意图，写模式下，limit和capacity是一样的，这表示你能写入的最大容量数据，读模式下，limit会和position一样，表示你能读到写入的全部数据。

Buffer(缓冲区)的主要分类

ByteBuffer
MappedByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

其实以上基本上为了接收不同的数据类型而对应的，只有一个特殊的MappedByteBuffer，本次先不学习它，后续再去了解它。

五、实战

我们主要以理解上面介绍的概念为目的实现一个简单的NIO编程，读取文件夹内的文件，然后输出到控制台。

 public static  void testNio(){
        try {
            RandomAccessFile rdf=new RandomAccessFile("E:\\nio\\niotest.txt","rw");
            //利用channel中的FileChannel来实现文件的读取
            FileChannel inChannel=  rdf.getChannel(); 
            //设置缓冲区容量为10
            ByteBuffer buf=  ByteBuffer.allocate(10);
            //从通道中读取数据到缓冲区，返回读取的字节数量
            int byteRead=inChannel.read(buf);
            //数量为-1表示读取完毕。
            while (byteRead!=-1){
                //切换模式为读模式，其实就是把postion位置设置为0，可以从0开始读取
                buf.flip();
                //如果缓冲区还有数据
                while (buf.hasRemaining()){
                    //输出一个字符
                    System.out.print((char) buf.get());
                }
                //数据读完后清空缓冲区
                buf.clear();
                //继续把通道内剩余数据写入缓冲区
                byteRead = inChannel.read(buf);
            }
            //关闭通道
            rdf.close();
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

我在磁盘中niotest.txt的内容是hello world,我们看看运行结果是不是hello world。

结果和预期一样，我们完成了NIO编程输出磁盘文件内容，其实上面代码中，我第一印象有疑问的地方就是buf.flip(),其他只要用过IO的应该都能理解，既然不能理解我们就先调试下，注释掉该段内容，看看输出结果如何。

注释掉buf.flip()后，输出结果果真不对了，那究竟是为啥呢？

上图是第一个循环，我们可以看到缓冲区的position=10，limit=10，cap=10。调用buf.hasRemaining()为false，所以buffer第一次没有输出任何东西。看看第二次循环

其实这整个循环可以解析步骤如下：

buffer读取了10字节内容，内容就是：hello worl。
buf.hasRemaining() 判断为false,直接清空buffer（直接把position复位为0，可以直接覆盖内容），读取剩下内容。
最后只剩下一个字符 d 读取，这个时候读取完后，buffer内容如下：dello worl。
最后输出因为从postion=1位置输出，所以输出：ello worl。

根据以上解析，我们发现注释了buf.flip()后，position位置写入是什么位置，读出就是什么位置，所以，该方法应该就是把position赋值为0，从开始读取。解读源码也证实了我的猜想，源码如下：

  public final Buffer flip() {
        limit = position;
        position = 0;
        mark = -1;
        return this;
    }

参考

《JAVA NIO》