NIO资料汇总

NIO与传统IO的区别

selector用来轮询channel。

buffer用来缓存数据。

channel 数据的源头或者数据的目的地

  nio 简介

nio 是 java New IO 的简称，特性如下：

–     为所有的原始类型提供 (Buffer) 缓存支持。

–     字符集编码解码解决方案。

–     Channel ：一个新的原始 I/O 抽象。

–     支持锁和内存映射文件的文件访问接口。

–     提供多路 (non-bloking) 非阻塞式的高伸缩性网络 I/O 。

本文将围绕这几个特性进行学习和介绍。

4.   Buffer&Chanel

Channel 和 buffer 是 NIO 是两个最基本的数据类型抽象。

Buffer:

–        是一块连续的内存块。

–        是 NIO 数据读或写的中转池。

Channel:

–        数据的源头或者数据的目的地

–        用于向 buffer 提供数据或者读取 buffer 数据 ,buffer 对象的唯一接口。

–         异步 I/O 支持

channel和buffer关系

异步 IO 核心 API

Selector

异步 IO 的核心类，它能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件，并将事件分发出去。

使用一个 select 线程就能监听多个通道上的事件，并基于事件驱动触发相应的响应。而不需要为每个 channel 去分配一个线程。

传统的socket IO中，需要为每个连接创建一个线程，当并发的连接数量非常巨大时，线程所占用的栈内存和CPU线程切换的开销将非常巨大。使用NIO，不再需要为每个线程创建单独的线程，可以用一个含有限数量线程的线程池，甚至一个线程来为任意数量的连接服务。由于线程数量小于连接数量，所以每个线程进行IO操作时就不能阻塞，如果阻塞的话，有些连接就得不到处理，NIO提供了这种非阻塞的能力。

 

小量的线程如何同时为大量连接服务呢，答案就是就绪选择。这就好比到餐厅吃饭，每来一桌客人，都有一个服务员专门为你服务，从你到餐厅到结帐走人，这样方式的好处是服务质量好，一对一的服务，VIP啊，可是缺点也很明显，成本高，如果餐厅生意好，同时来100桌客人，就需要100个服务员，那老板发工资的时候得心痛死了，这就是传统的一个连接一个线程的方式。

 

老板是什么人啊，精着呢。这老板就得捉摸怎么能用10个服务员同时为100桌客人服务呢，老板就发现，服务员在为客人服务的过程中并不是一直都忙着，客人点完菜，上完菜，吃着的这段时间，服务员就闲下来了，可是这个服务员还是被这桌客人占用着，不能为别的客人服务，用华为领导的话说，就是工作不饱满。那怎么把这段闲着的时间利用起来呢。这餐厅老板就想了一个办法，让一个服务员（前台）专门负责收集客人的需求，登记下来，比如有客人进来了、客人点菜了，客人要结帐了，都先记录下来按顺序排好。每个服务员到这里领一个需求，比如点菜，就拿着菜单帮客人点菜去了。点好菜以后，服务员马上回来，领取下一个需求，继续为别人客人服务去了。这种方式服务质量就不如一对一的服务了，当客人数据很多的时候可能需要等待。但好处也很明显，由于在客人正吃饭着的时候服务员不用闲着了，服务员这个时间内可以为其他客人服务了，原来10个服务员最多同时为10桌客人服务，现在可能为50桌，60客人服务了。

 

这种服务方式跟传统的区别有两个：

1、增加了一个角色，要有一个专门负责收集客人需求的人。NIO里对应的就是Selector。

2、由阻塞服务方式改为非阻塞服务了，客人吃着的时候服务员不用一直侯在客人旁边了。传统的IO操作，比如read()，当没有数据可读的时候，线程一直阻塞被占用，直到数据到来。NIO中没有数据可读时，read()会立即返回0，线程不会阻塞。

 

NIO中，客户端创建一个连接后，先要将连接注册到Selector，相当于客人进入餐厅后，告诉前台你要用餐，前台会告诉你你的桌号是几号，然后你就可能到那张桌子坐下了，SelectionKey就是桌号。当某一桌需要服务时，前台就记录哪一桌需要什么服务，比如1号桌要点菜，2号桌要结帐，服务员从前台取一条记录，根据记录提供服务，完了再来取下一条。这样服务的时间就被最有效的利用起来了。

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java.nio.ByteBuffer 以及flip,clear及rewind区别

Buffer 类

定义了一个可以线性存放primitive type数据的容器接口。Buffer主要包含了与类型（byte, char…）无关的功能。

值得注意的是Buffer及其子类都不是线程安全的。

每个Buffer都有以下的属性：

capacity
这个Buffer最多能放多少数据。capacity一般在buffer被创建的时候指定。

limit
在Buffer上进行的读写操作都不能越过这个下标。当写数据到buffer中时，limit一般和capacity相等，当读数据时，
limit代表buffer中有效数据的长度。

position
读/写操作的当前下标。当使用buffer的相对位置进行读/写操作时，读/写会从这个下标进行，并在操作完成后，
buffer会更新下标的值。

mark
一个临时存放的位置下标。调用mark()会将mark设为当前的position的值，以后调用reset()会将position属性设
置为mark的值。mark的值总是小于等于position的值，如果将position的值设的比mark小，当前的mark值会被抛弃掉。

这些属性总是满足以下条件：
0 <= mark <= position <= limit <= capacity

limit和position的值除了通过limit()和position()函数来设置，也可以通过下面这些函数来改变：

 

Buffer clear()

public final Buffer clear() {
position = 0; //设置为0
limit = capacity; //极限和容量相同
mark = -1; //取消标记
return this;
} 
把position设为0，把limit设为capacity，一般在把数据写入Buffer前调用。

 

Buffer flip()

public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
} 
把limit设为当前position，把position设为0，一般在从Buffer读出数据前调用。

 

Buffer rewind()

public final Buffer rewind() {
position = 0;
mark = -1;
return this;
} 
把position设为0，limit不变，一般在把数据重写入Buffer前调用。

 

Buffer对象有可能是只读的，这时，任何对该对象的写操作都会触发一个ReadOnlyBufferException。
isReadOnly()方法可以用来判断一个Buffer是否只读

 

 

ByteBuffer 类

在Buffer的子类中，ByteBuffer是一个地位较为特殊的类，因为在java.io.channels中定义的各种channel的IO
操作基本上都是围绕ByteBuffer展开的。

ByteBuffer定义了4个static方法来做创建工作：

ByteBufferallocate(int capacity) //创建一个指定capacity的ByteBuffer。
ByteBufferallocateDirect(int capacity) //创建一个direct的ByteBuffer，这样的ByteBuffer在参与IO操作时性能会更好
ByteBufferwrap(byte [] array)
ByteBufferwrap(byte [] array, int offset, int length) //把一个byte数组或byte数组的一部分包装成ByteBuffer。

ByteBuffer定义了一系列get和put操作来从中读写byte数据，如下面几个：
byteget()
ByteBufferget(byte [] dst)
byteget(int index)
ByteBufferput(byte b)
ByteBufferput(byte [] src)
ByteBufferput(int index, byte b) 
这些操作可分为绝对定位和相对定为两种，相对定位的读写操作依靠position来定位Buffer中的位置，并在操
作完成后会更新position的值。在其它类型的buffer中，也定义了相同的函数来读写数据，唯一不同的就是一
些参数和返回值的类型。

除了读写byte类型数据的函数，ByteBuffer的一个特别之处是它还定义了读写其它primitive数据的方法，如：

intgetInt() //从ByteBuffer中读出一个int值。
ByteBufferputInt(int value) // 写入一个int值到ByteBuffer中。

读写其它类型的数据牵涉到字节序问题，ByteBuffer会按其字节序（大字节序或小字节序）写入或读出一个其它
类型的数据（int,long…）。可以用order方法来取得和设置字节序：
ByteOrderorder() //返回ByteBuffer的字节序。
ByteBufferorder(ByteOrder bo) // 设置ByteBuffer的字节序。

ByteBuffer另一个特别的地方是可以在它的基础上得到其它类型的buffer。如：
CharBufferasCharBuffer()
为当前的ByteBuffer创建一个CharBuffer的视图。在该视图buffer中的读写操作会按照ByteBuffer的字节
序作用到ByteBuffer中的数据上。

用这类方法创建出来的buffer会从ByteBuffer的position位置开始到limit位置结束，可以看作是这段数据
的视图。视图buffer的readOnly属性和direct属性与ByteBuffer的一致，而且也只有通过这种方法，才可
以得到其他数据类型的direct buffer。