JAVA NIO學習筆記1 - 架構簡介

最近項目中遇到很多NIO相關知識，以前對這塊接觸得較少，算是個人一個盲區，打算花點時間學習，簡單作一點我的學習總結。

簡介

NIO（New IO）是JDK1.4之後推出的全新IO API，相比傳統IO方式NIO採用了全新的底層I/O模型。傳統IO的設計概念是面向流，而NIO則是面向塊。簡單點說，傳統I/O是基於字節的，全部I/O都被視爲單個字節的移動，使用時需先把對象轉換爲字節碼；而NIO是面向塊的，以塊爲單位處理數據，每一個操做會生成或消費一個塊的數據。從設計理念來看，NIO的操做粒度要比傳統IO大不少，採用這種方式性能有很大提升，但也犧牲了java操做的優雅和簡潔。

核心模塊

Java NIO 由如下三個核心模塊組成：

• Selector
• Channel
• Buffer

Selector

線程的花銷很大，selector幫助開發者突破IO的瓶頸，它提供了單線程處理多個 Channel的機制。若是你的應用打開了多個鏈接（通道），但每一個鏈接的流量都很低，使用Selector就會很方便。

這是在一個單線程中使用一個Selector處理3個Channel的圖示：

要使用Selector，得先向Selector註冊Channel，而後調用它的select()方法。這個方法會一直阻塞到某個註冊的通道有事件就緒。一旦這個方法返回，線程就能夠處理這些事件，事件的例子有如新鏈接進來，數據接收等。

使用Selector，先得向Selector註冊Channel，而後調用它的select()方法，這個方法會一直阻塞直到某個註冊的通道有事件就緒。一旦這個方法返回，線程就能夠處理這些事件。

Channel

Channel是一個對象，能夠經過它讀取和寫入數據，全部的IO在NIO中都從一個Channel 開始。Channel中的數據要麼寫入Buffer，要麼從Buffer讀取。拿 NIO 與原來的 I/O 作個比較，Channel就像是流。全部數據都經過Buffer對象來處理，NIO不會將字節直接寫入通道中，相反，它是將數據寫入包含一個或者多個字節的緩衝區。一樣，您不會直接從通道中讀取字節，而是將數據從通道讀入緩衝區，再從緩衝區獲取這個字節。
通道與流的不一樣之處在於通道是雙向的，而流只是在一個方向上移動(一個流必須是 InputStream 或者 OutputStream 的子類)， 而 通道能夠用於讀、寫或者同時用於讀寫。所以，通道能夠比流更好地反映底層操做系統的真實狀況。特別是在UNIX模型中，底層操做系統通道是雙向的。

經常使用的Channel:

• FileChannel：File
• DatagramChannel：UDP
• ScoketChannel：TCP
• ServerSocketChannel：監聽TCP鏈接

Buffer

Buffer與Channel的關係以下圖：

Buffer也是NIO的一個亮點，傳統的IO操做面向數據流，意味着每次從流中讀一個或多個字節，直至完成，數據沒有被緩存在任何地方。NIO操做面向緩衝區，數據從Channel讀取到Buffer緩衝區，隨後在Buffer中處理數據。

Buffer其實就是一塊緩存區，內部使用字節數組存儲數據，並維護幾個特殊變量，實現數據的反覆利用。

目前Buffer的實現類有如下幾種：

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer
• MappedByteBuffer

這些都是抽象類，針對各自的應用場景，下面又有不少子類，功能強大。

思考總結

通常咱們在工做中遇到NIO相關的場景時，大多都有封裝好的三方庫，但並非說就不必瞭解其實現原理，知其然而不知其因此然用着也會心虛。

另外，學習優秀的開源項目是提高我的能力的一個有效方法，研究源碼能夠從如下幾個點入手（我的認爲）：

• 架構文檔 （在腦中創建框架圖）
• 示例代碼與單元測試（知道具體接口使用細節）
• 具體模塊實現代碼（數據結構 - public方法 - private方法）