NIO和IO的區別

（NIO翻譯單獨拎出來）

當咱們開始學習IO和NIO的時候，有個問題：我應該在何時使用NIO和IO。在本文中我會盡可能簡明扼要說明NIO和IO的區別，它們的使用環境，以及它們是怎樣影響編程。

NIO 和 IO的最主要的區別

如下是它們的主要區別。而後我會詳細講述。

IO	NIO
以流爲導向	以緩衝爲導向
阻塞IO	非阻塞IO
	選擇器

Stream Oriented vs. Buffer Oriented

java IO 是流導向的，它意味着你能每次從流中讀寫一個或多個字節。你要怎麼處理你讀取的字節取決於你，然而，它們沒用被緩存。除此以外，你不能向前或者向後移動流中的數據。若是你須要改變數據讀取方向。首先你應該把數據緩存到內存中。NIO和IO 最大區別就是這個。
NIO的緩存導線表現得有點不一樣。數據被讀取到緩衝區中，你能向前或者向後讀取數據。這使你更加靈活的處理問題。你能向前或者向後讀取數據，除此以外，你也須要檢測緩衝區是否包含你須要的數據。你須要肯定當你從緩衝區讀取數據的時候，你應該確保你所讀的東西沒有被覆蓋過。

阻塞和非阻塞IO

Blocking vs. Non-blocking IO

IO 的全部流處理都是線程阻塞的。這意味着，當一個線程調用讀或者寫的方法的時候，線程直到數據被讀取完或者寫入完以前都是阻塞的。這條線程在這端區間裏面什麼事情也幹不了。

NIO的非阻塞模式可以讓一條線程去請求從通道讀取數據，獲取當前有的或者沒的的數據。若是沒有數據可讀，這條線程能作其餘事情，而不是保持阻塞狀態指導數據成爲可讀的。

一樣的道理適用於非阻塞寫。一條線程能請求寫入一些數據到通道，可是沒必要等到徹底寫入。這條線程能作其餘事情。

（以上意思是能邊或者邊寫（或者說等待讀或者等待寫），而後幹一些其餘事情。）

NIO一條線程如今能管理多條線程的輸入輸出。

 

Selectors

NIO的選擇器容許一個單線程監管多條通道的輸入，你能用一個選擇器註冊多條通道，而後使用一條線程去「選擇」那些已經能進行輸入操做通道。或者選擇已經準備好了寫操做的通道。這種選擇器機制能讓一條線程能更容易的管理多條線程。

NIO 和IO 是怎麼樣影響程序設計的

How NIO and IO Influences Application Design

不管你選擇NIO 或者 IO 均可能在程序設計時影響下面的方面。

1.API調用NIO或者IO類。

2.數據處理。

3.用於數據處理的線程數。

接口調用

The API Calls

NIO和IO調用方式固然不一樣。好比說InputStream。相比較與一個字節一個字節的讀取。NIO數據首先必須讀取到緩衝區。而後進行處理。

數據處理

The Processing of Data

數據處理一樣影響着IO和NIO的設計

在IO設計中，你一個字節一個字節地從InputStream或者Reader讀取數據。好比說你要處理如下的數據：

 

Name: Anna
Age: 25
Email: anna@mailserver.com
Phone: 1234567890

處理流可能像一下這個樣子。

 

InputStream input = ... ; // get the InputStream from the client socket

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));

String nameLine   = reader.readLine();
String ageLine    = reader.readLine();
String emailLine  = reader.readLine();
String phoneLine  = reader.readLine();

注意：怎麼處理數據取決於程序已經被執行了多久。換句話說。一旦第一個readLine()方法返回，你應該肯定一整行的數據已經被讀取。 readLine()這個方法一直到這整行讀取以前都是阻塞的。你一樣必須知道這行包含的內容是name。（意思是你必須直到每行要讀取的東西是什麼。）

如你所看到的，程序只有在有新的數據要讀的時候才進行，每一步你都要直到你要讀取的數據是什麼。一旦正在執行的線程已經處理過一段肯定的代碼中的數據，這個數據不會退回數據。如下圖列可說明。

Java IO: Reading data from a blocking stream.

NIO就不一樣了，如下是例子。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buffer);

注意第二行是從通道讀取到緩衝區。當那個方法返回你不須要直到是否左右你須要的時間已經在緩衝區的數據了。你要知道的就是緩衝區包含一些東西。

想象如下，在read(buffer)調用以後，只有半行的數據讀取到緩衝區，比方說Name: An。你能處理數據嗎？你須要至少完完整整的讀取第一行數據以後才能進行相關操做。在此以前，處理任何數據都是沒有意義的。

因此你怎麼在能指導緩衝區裏面的東西已經足夠你進行處理了呢？好吧，你不知道。只有一種方法可以解決，就是查看緩衝區的數據，這樣作的結果是你可能必須檢查緩衝區的數據好幾回在你知道數據是否已經完整以前。這麼作是沒有效率的，並且這樣寫出來的東西也很亂。

 

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buffer);

while(! bufferFull(bytesRead) ) {
    bytesRead = inChannel.read(buffer);
}

 bufferFull()  這個方法會追中有多少數據已經讀取到緩衝區，而後返回true或者false。這取決於緩衝區是否滿了。換句話說，若是緩衝區已經準備好進行操做，它被認爲已經滿了。

 

 bufferFull() 檢視緩衝區，可是必須保持緩衝區在相同的狀態在調用這個方法以前。若是沒有，下一個讀取到緩衝區的數據可能還沒被讀取到正確的位置。這不是不可能的。

若是緩衝區滿了。它能被處理了，若是還沒滿，你可能會出路數據的一部分。有時候有意義，有時候沒意義。

如下說明：

Java NIO: Reading data from a channel until all needed data is in buffer.

Summary

總結

NIO容許你管理多個通道只用一個線程，可是這些花費是解析數據可能比從一個阻塞的線程讀取數據更復雜。

若是你須要同時管理數千個打開的鏈接，而每一個鏈接只發送一小點數據，好比說聊天系統。實現NIO可能更加有利。一樣的，若是你須要保持打開大量的鏈接到其餘電腦，比方說P2P網絡，使用單線程管理全部外部的鏈接可能更有利，這樣一條線程多個鏈接可表示爲這樣：

 

Java NIO: A single thread managing multiple connections.

 

若是你只有不多的鏈接到外部系統，每次發送大量數據，可能一個典型的IO服務接口更爲合適。覺得是圖例：

 

Java IO: A classic IO server design - one connection handled by one thread.