Java NIO 简介

JAVA NIO有两种解释：一种叫非阻塞IO（Non-blocking I/O），另一种也叫新的IO（New I/O），其实是同一个概念。它是一种同步非阻塞的I/O模型，也是I/O多路复用的基础，已经被越来越多地应用到大型应用服务器，成为解决高并发与大量连接、I/O处理问题的有效方式。

NIO是一种基于通道和缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存（区别于JVM的运行时数据区），然后通过一个存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的直接引用进行操作。这样能在一些场景显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

Java NIO组件

NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector（选择器）。传统IO是基于字节流和字符流进行操作（基于流），而NIO基于Channel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(选择区)用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。

Buffer

Buffer（缓冲区）是一个用于存储特定基本类型数据的容器。除了boolean外，其余每种基本类型都有一个对应的buffer类。Buffer类的子类有ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer 。

Channel

Channel（通道）表示到实体，如硬件设备、文件、网络套接字或可以执行一个或多个不同 I/O 操作（如读取或写入）的程序组件的开放的连接。Channel接口的常用实现类有FileChannel（对应文件IO）、DatagramChannel（对应UDP）、SocketChannel和ServerSocketChannel（对应TCP的客户端和服务器端）。Channel和IO中的Stream(流)是差不多一个等级的。只不过Stream是单向的，譬如：InputStream, OutputStream.而Channel是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。

Selector

Selector（选择器）用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个的线程可以监听多个数据通道。即用选择器，借助单一线程，就可对数量庞大的活动I/O通道实施监控和维护。

Java NIO的简单实现

public class Demo1 { private static Integer port = 8080; // 通道管理器(Selector) private static Selector selector; private static ThreadPoolExecutor threadPoolExecutor = new ThreadPoolExecutor(1, 10, 1000, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedTransferQueue<>(), new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()); public static void main(String[] args) { try { // 创建通道ServerSocketChannel ServerSocketChannel open = ServerSocketChannel.open(); // 将通道设置为非阻塞 open.configureBlocking(false); // 绑定到指定的端口上 open.bind(new InetSocketAddress(port)); // 通道管理器(Selector) selector = Selector.open(); /** * 将通道(Channel)注册到通道管理器(Selector)，并为该通道注册selectionKey.OP_ACCEPT事件 * 注册该事件后，当事件到达的时候，selector.select()会返回， * 如果事件没有到达selector.select()会一直阻塞。 */ open.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); // 循环处理 while (true) { /** * 当注册事件到达时，方法返回，否则该方法会一直阻塞 * 该Selector的select()方法将会返回大于0的整数，该整数值就表示该Selector上有多少个Channel具有可用的IO操作 */ int select = selector.select(); System.out.println("当前有 " + select + " 个channel可以操作"); // 一个SelectionKey对应一个就绪的通道 Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { // 获取事件 SelectionKey key = iterator.next(); // 移除事件，避免重复处理 iterator.remove(); // 客户端请求连接事件，接受客户端连接就绪 if (key.isAcceptable()) { accept(key); } else if (key.isReadable()) { // 监听到读事件，对读事件进行处理 threadPoolExecutor.submit(new NioServerHandler(key)); } } } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } /** * 处理客户端连接成功事件 * * @param key */ public static void accept(SelectionKey key) { try { // 获取客户端连接通道 ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel(); SocketChannel sc = ssc.accept(); sc.configureBlocking(false); // 给通道设置读事件，客户端监听到读事件后，进行读取操作 sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ); System.out.println("accept a client : " + sc.socket().getInetAddress().getHostName()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } /** * 监听到读事件，读取客户端发送过来的消息 */ public static class NioServerHandler implements Runnable { private SelectionKey selectionKey; public NioServerHandler(SelectionKey selectionKey) { this.selectionKey = selectionKey; } @Override public void run() { try { if (selectionKey.isReadable()) { SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel(); // 从通道读取数据到缓冲区 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 输出客户端发送过来的消息 socketChannel.read(buffer); buffer.flip(); System.out.println("收到客户端" + socketChannel.socket().getInetAddress().getHostName() + "的数据：" + new String(buffer.array())); //将数据添加到key中 ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(buffer.array()); // 将消息回送给客户端 socketChannel.write(outBuffer); selectionKey.cancel(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } 

原文地址 https://www.51csdn.cn/article/404.html