NIO 的理解

1. 简介

NIO，全称为 Non-blocking I/O，是 JDK 1.4 及以上版本引入的新 I/O 操作 API。它主要提供了用于高伸缩性网络的缓冲支持的数据容器，支持非阻塞式的高伸缩性网络。

2. IO 和 NIO 的区别

• IO（传统的IO）：

  • 面向流，阻塞的。
  • 不存在缓存的概念，每次从流中读取一个或多个字节，直到读取所有字节。
  • 读写是阻塞的，即当一个线程调用读写方法时，该线程会被阻塞，直到有数据被读取或写入完成。

• NIO：

  • 面向块，非阻塞的。
  • 有缓冲的概念，数据被读取到缓冲区，可以前后移动，增加了处理过程的灵活性。
  • 非阻塞模式，一个线程请求读取数据，如果目前没有数据可用，就什么都不会获取，不会阻塞线程，提高了并发度。

3. NIO 的核心实现

3.1 Channel

• 通道的实现类：

  • FileChannel：用于读取、写入、映射和操作文件的通道。
  • DatagramChannel：通过 UDP 读写网络中的数据。
  • SocketChannel：通过 TCP 读写网络中的数据。
  • ServerSocketChannel：可以监听新进来的 TCP 连接。

• 通道的特性：

  • 通道可以同时进行读写，而流只能读或写。
  • 通道可以实现异步读写数据。
  • 通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲。

3.2 Buffer

• 缓冲区（Buffer）：

  • 缓冲区是一个可以写入数据的内存块，也可以从中读取数据。
  • 数据总是从通道读取到缓冲区，或者从缓冲区写入到通道。
  • 缓冲区提供了一组方法，使得更轻松地使用内存块。

• Buffer 的常用方法：

  • flip()：将 Buffer 从写模式切换到读模式，重置 position 为 0，limit 设置为之前的 position。
  • clear() 和 compact()：清空缓冲区。
  • put() 和 get()：向缓冲区写入数据和从缓冲区读取数据。

3.3 Selector

• Selector：

  • 一个组件，可以检测多个 NIO channel，看读或写事件是否就绪。
  • 多个 Channel 以事件的方式可以注册到同一个 Selector，用一个线程处理多个请求成为可能。

4. 总结

• NIO 提供了更灵活、更高效的 IO 操作方式，特别适用于需要处理大量连接的场景，如网络编程。
• 通过 Channel、Buffer、Selector 这些核心概念，NIO 实现了非阻塞、面向块的 IO 操作。
• NIO 的使用可以提高程序的并发性，降低资源消耗。