1 NIO介绍
Java NIO 全称java non-blocking IO ，是指 JDK 提供的新 API。从 JDK1.4 开始，Java 提供了一系列改进的输入/输出的新特性，被统称为 NIO(即 New IO)，是同步非阻塞的.
1. NIO 有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector(选择器)
2. NIO是 面向缓冲区编程的。数据读取到一个缓冲区中，需要时可在缓冲区中前后移动，这就增加了处理过程中的灵活性，使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络
3. Java NIO 的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求或者读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入， 这个线程同时可以去做别的事情。通俗理解：NIO 是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有 10000 个请求过来,根据实际情况，可以分配50 或者 100 个线程来处理。不像之前的阻塞 IO 那样，非得分配 10000 个
2 NIO和 BIO的比较
1. BIO 以流的方式处理数据,而 NIO 以缓冲区的方式处理数据,缓冲区 I/O 的效率比流 I/O 高很多
2. BIO 是阻塞的，NIO则是非阻塞的
3. 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
3 NIO 三大核心原理示意图
一张图描述 NIO 的 Selector 、 Channel 和 Buffer 的关系
![image.png]( "1620104112132344.png")
1. 每个 channel 都会对应一个 Buffer
2. Selector 对应一个线程， 一个线程对应多个 channel(连接)
3. 每个 channel 都注册到 Selector选择器上
4. Selector不断轮询查看Channel上的事件, 事件是通道Channel非常重要的概念
5. Selector 会根据不同的事件，完成不同的处理操作
6. Buffer 就是一个内存块 ， 底层是有一个数组
7. 数据的读取写入是通过 Buffer, 这个和 BIO , BIO 中要么是输入流，或者是输出流, 不能双向，但是NIO 的 Buffer 是可以读也可以写 , channel 是双向的.
4 缓冲区(Buffer)
基本介绍
缓冲区（Buffer）：缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块，可以理解成是一个数组，该对象提供了一组方法，可以更轻松地使用内存块，，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。Channel 提供从网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer.
![image.png]( "1620104037309672.png")
Buffer常用API介绍
Buffer 类及其子类
在 NIO 中，Buffer是一个顶层父类，它是一个抽象类, 类的层级关系图,常用的缓冲区分别对应byte,short, int, long,float,double,char 7种.
![image.png]( "1620104083526242.png")
缓冲区对象创建
![image.png]( "1620104197942255.png")
示例代码:
package com.test.buffer;
import java.nio.ByteBuffer;
/**
* 创建缓冲区
*/
public class CreateBufferDemo {
public static void main(String[] args) {
//1.创建一个指定长度的缓冲区, 以ByteBuffer为例
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(byteBuffer.get());
}
//在此调用会报错--后续再读缓冲区时着重讲解
//System.out.println(byteBuffer.get());
//2.创建一个有内容的缓冲区
ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap("test".getBytes());
for (int i = 0; i < 5; i++) {
System.out.println(wrap.get());
}
}
}
3. 缓冲区对象添加数据
![image.png]( "1620104328204846.png")
图解:
![image.png]( "1620104489125357.png")
示例代码:
package com.test.buffer;
import java.nio.ByteBuffer;
/**
* 添加缓冲区
*/
public class PutBufferDemo {
public static void main(String[] args) {
//1.创建一个指定长度的缓冲区, 以ByteBuffer为例
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(10);
System.out.println(byteBuffer.position());//0 获取当前索引所在位置
System.out.println(byteBuffer.limit());//10 最多能操作到哪个索引
System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度
System.out.println(byteBuffer.remaining());//10 还有多少个能操作
//修改当前索引位置
//byteBuffer.position(1);
//修改最多能操作到哪个索引位置
//byteBuffer.limit(9);
//System.out.println(byteBuffer.position());//1 获取当前索引所在位置
//System.out.println(byteBuffer.limit());//9 最多能操作到哪个索引
//System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度
//System.out.println(byteBuffer.remaining());//8 还有多少个能操作
//添加一个字节
byteBuffer.put((byte) 97);
System.out.println(byteBuffer.position());//1 获取当前索引所在位置
System.out.println(byteBuffer.limit());//10 最多能操作到哪个索引
System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度
System.out.println(byteBuffer.remaining());//9 还有多少个能操作
//添加一个字节数组
byteBuffer.put("abc".getBytes());
System.out.println(byteBuffer.position());//4 获取当前索引所在位置
System.out.println(byteBuffer.limit());//10 最多能操作到哪个索引
System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度
System.out.println(byteBuffer.remaining());//6 还有多少个能操作
//当添加超过缓冲区的长度时会报错
byteBuffer.put("012345".getBytes());
System.out.println(byteBuffer.position());//10 获取当前索引所在位置
System.out.println(byteBuffer.limit());//10 最多能操作到哪个索引
System.out.println(byteBuffer.capacity());//10 返回缓冲区总长度
System.out.println(byteBuffer.remaining());//0 还有多少个能操作
System.out.println(byteBuffer.hasRemaining());// false 是否还能有操作的
数组
// 如果缓存区存满后, 可以调整position位置可以重复写,这样会覆盖之前存入索引的对
应的值
byteBuffer.position(0);
byteBuffer.put("012345".getBytes());
}
}
4 缓冲区对象读取数据
![image.png]( "1620104558239195.png")
图解:flip()方法
![image.png]( "1620104576138307.png")
图解:clear()方法
![image.png]( "1620104597223938.png")
实例代码:
package com.test.buffer;
import java.nio.ByteBuffer;
/**
* 从缓冲区中读取数据
*/
public class GetBufferDemo {
public static void main(String[] args) {
//1.创建一个指定长度的缓冲区
ByteBuffer allocate = ByteBuffer.allocate(10);
allocate.put("0123".getBytes());
System.out.println("position:" + allocate.position());//4
System.out.println("limit:" + allocate.limit());//10
System.out.println("capacity:" + allocate.capacity());//10
System.out.println("remaining:" + allocate.remaining());//6
//切换读模式
System.out.println("读取数据--------------");
allocate.flip();
System.out.println("position:" + allocate.position());//4
System.out.println("limit:" + allocate.limit());//10
System.out.println("capacity:" + allocate.capacity());//10
System.out.println("remaining:" + allocate.remaining());//6
for (int i = 0; i < allocate.limit(); i++) {
System.out.println(allocate.get());
}
//读取完毕后.继续读取会报错,超过limit值
//System.out.println(allocate.get());
//读取指定索引字节
System.out.println("读取指定索引字节--------------");
System.out.println(allocate.get(1));
System.out.println("读取多个字节--------------");
// 重复读取
allocate.rewind();
byte[] bytes = new byte[4];
allocate.get(bytes);
System.out.println(new String(bytes));
// 将缓冲区转化字节数组返回
System.out.println("将缓冲区转化字节数组返回--------------");
byte[] array = allocate.array();
System.out.println(new String(array));
// 切换写模式,覆盖之前索引所在位置的值
System.out.println("写模式--------------");
allocate.clear();
allocate.put("abc".getBytes());
System.out.println(new String(allocate.array()));
}
}
注意事项:
1. capacity：容量（长度）limit： 界限（最多能读/写到哪里）posotion：位置（读/写哪个索引）
2. 获取缓冲区里面数据之前，需要调用flip方法
3. 再次写数据之前，需要调用clear方法，但是数据还未消失，等再次写入数据，被覆盖了才会消失。
