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一、基本概念描述
什么是NIO
NIO即New IO，这个库是在JDK1.4中才引入的。NIO和IO有相同的作用和目的，但实现方式不同，NIO主要用到的是块，所以NIO的效率要比IO高很多。
流与块的比较
NIO和IO最大的区别是数据打包和传输方式。IO是以流的方式处理数据，而NIO是以块的方式处理数据。
面向流的IO一次一个字节的处理数据，一个输入流产生一个字节，一个输出流就消费一个字节。为流式数据创建过滤器就变得非常容易，链接几个过滤器，以便对数据进行处理非常方便而简单，但是面向流的IO通常处理的很慢。
面向块的IO系统以块的形式处理数据。每一个操作都在一步中产生或消费一个数据块。按块要比按流快的多，但面向块的IO缺少了面向流IO所具有的有雅兴和简单性
NIO与传统IO的对比
NIO
IO
面向缓冲区Buffer
面向流Stream
双向（基于通道Channel）
单向（分别建立输入流、输出流）
同步非阻塞（non-blocking）
同步阻塞
选择器（Selector，多路复用）
无
支持字符集编码解码解决方案，支持锁，支持内存映射文件的文件访问接口
无
NIO基础
缓冲区（Buffer）、通道（Channel）和选择器（Selector）、字符集（Charset）
缓冲区Buffer
Buffer是一个对象，它包含一些要写入或读出的数据。在NIO中，数据是放入buffer对象的，而在IO中，数据是直接写入或者读到Stream对象的。应用程序不能直接对 Channel 进行读写操作，而必须通过 Buffer 来进行，即 Channel 是通过 Buffer 来读写数据的
Buffer 读写数据步骤：
-
写入数据到 Buffer；
-
调用 flip() 方法；
-
从 Buffer 中读取数据；
-
调用 clear() 方法或者 compact() 方法。
通道Channel
Channel表示到IO设备（如：文件、套接字）的连接，即用于源节点与目标节点的连接，在java NIO中Channel本身不负责存储数据，主要是配合缓冲区，负责数据的传输。
通道的主要实现类
FileChannel类：本地文件IO通道，用于读取、写入、映射和操作文件的通道。 SocketChannel类：网络套接字IO通道，TCP协议，针对面向流的连接套接字的可选择通道（一般用在客户端）。 ServerSocketChannel类：网络通信IO操作，TCP协议，针对面向流的监听套接字的可选择通道（一般用于服务端）。 DatagramChannel类：针对面向数据报套接字的可选择通道，能够发送和接受UDP数据包的Channel。UDP协议，由于UDP是一种无连接的网络协议，只能发送和接受数据包。 以上几个类都实现了java.nio.channels.Channel接口。
选择器Selector
Selector是selectableChannel的多路复用器，用于监控SelectableChannel的IO状况。利用selector可以实现在一个线程中管理多个通道Channel，selector是非阻塞IO的核心。
Selector常用方法
方法
描述
Set< SelectionKey > keys()
所有的SelectionKey集合，代表注册在该Selector上的Channel
selectedKeys()
被选择的SelectionKey集合。返回此Selector的已选择键集
int select()
监控所有注册的Channel，当它们中间有需要处理的IO操作时，该方法返回，并将对应的SelectionKey加入被选择的SelectionKey集合中，该方法返回这些Channel的数量。
int select(long timeout)
可以设置超时时长的select()操作
int selectNow()
执行一个立即返回的select()操作,该方法不会阻塞线程
Selector wakeUp()
使一个还未返回的select()方法立即返回
字符集Charset
CharSet是对java nio编码解码的解决方案，专门负责字符的编码和解码。
编码：字符数组、字符串 ===> 字节数组。 解码：字节数组 ==> 字符数组、字符串
NIO中的读和写示例
public static void copyFileUseNIO(String src,String dst) throws IOException{
FileInputStream fi=new FileInputStream(new File(src));
FileOutputStream fo=new FileOutputStream(new File(dst));
//获得传输通道channel
FileChannel inChannel=fi.getChannel();
FileChannel outChannel=fo.getChannel();
//获得容器buffer
ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
while(true){
//判断是否读完文件
int eof =inChannel.read(buffer);
if(eof==-1){
break;
}
buffer.flip();
//开始写
outChannel.write(buffer);
//写完要重置buffer
buffer.clear();
}
inChannel.close();
outChannel.close();
fi.close();
fo.close();
}
NIO中的聊天室示例
服务端
private ServerSocketChannel listenChannel; //监听通道
private Selector selector; //选择器对象
private static final int PORT = 9999;
public static void main(String[] args) {
ServerDemo demo = new ServerDemo();
demo.listen();
}
public ServerDemo() {
try {
// 1得到监听通道
listenChannel = ServerSocketChannel.open();
// 2得到选择器
selector = Selector.open();
// 3绑定端口
listenChannel.bind(new InetSocketAddress(PORT));
// 4设置为非阻塞模式
listenChannel.configureBlocking(false);
// 5将选择器绑定到监听通道并监听accept事件
listenChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
printInfo("server ok ...");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 6干活
public void listen() {
try {
while (true) {
if (selector.select(3000) == 0) {
continue;
}
Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
while(iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = iterator.next();
if (key.isAcceptable()) { // 连接请求事件
SocketChannel sc = listenChannel.accept();
sc.configureBlocking(false);
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
System.out.println(sc.getRemoteAddress().toString().substring(1) + "上线了...");
}
if (key.isReadable()) { // 读取数据事件
readMsg(key);
}
// 把keys删掉,防止重复处理
iterator.remove();
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 读取到客户端发送过来的消息并广播出去
public void readMsg(SelectionKey key) throws Exception {
SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
if (sc.read(buffer) > 0) {
// 打印接收到的消息
String msg = new String(buffer.array());
printInfo(msg.trim());
// 发广播
broadCast(sc, msg);
}
}
public void broadCast(SocketChannel sc, String msg) throws Exception {
printInfo("服务器发送了广播...");
for (SelectionKey key : selector.keys()) {
SelectableChannel channel;
if ((channel = key.channel()) instanceof SocketChannel && key.channel() != sc) {
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
((SocketChannel) channel).write(buffer);
}
}
}
private void printInfo(String str) {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
System.out.println("["+sdf.format(new Date()) + "]->" + str);
}
客户端
private final String HOST = "127.0.0.1";
private int PORT = 9999;
private SocketChannel socketChannel;
private String userName;
public ClientDemo() {
try {
// 1得到一个网络通道
socketChannel = SocketChannel.open();
// 2设置非阻塞方式
socketChannel.configureBlocking(false);
// 3服务端IP和端口
InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress(HOST, PORT);
// 4连接服务器
if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)) {
while (!socketChannel.finishConnect()) {
System.out.println("客户端一直在连接.....");
}
}
// 5得到客户端IP和端口,作为聊天用户名
userName = socketChannel.getLocalAddress().toString().substring(1);
System.out.println("-------------client: " + userName + " is ready-------------");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 向服务器发送数据
public void sendMsg(String msg) throws Exception {
if (msg.equalsIgnoreCase("bye")) {
socketChannel.close();
return;
}
msg = userName + "say: " + msg;
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
socketChannel.write(buffer);
}
// 从服务端接收数据
public void receiveMsg() throws Exception {
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
if (socketChannel.read(buffer) > 0) {
String msg = new String(buffer.array());
System.out.println(msg.trim());
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
ClientDemo chatClient = new ClientDemo();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
while (true) {
try {
chatClient.receiveMsg();
Thread.sleep(3000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}).start();
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while(scanner.hasNextLine()) {
chatClient.sendMsg(scanner.nextLine());
}
}
