NIO简介
- NIO (New lO)是从Java 1.4版本开始引入的一个新的IO API,可以替代标准的Java lO API。
- 传统 IO 基于字节流和字符流进行操作, 而 NIO 基于 Channel 和Buffer(缓冲区)进行操作;
- NIO 和传统 IO 之间第一个最大的区别是, IO 是面向流的, NIO 是面向缓冲区的。
核心组件
NIO有三大核心部分:Channel(通道),Buffer(缓冲区), Selector(选择器)
- 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Channel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。
- NIO是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有1000个请求过来,根据实际情况,可以分配20或者80个线程来处理。不像之前的阻塞IO那样,非得分配1000个。
Buffer(缓冲区)
缓冲区本质上是一块可以写入数据,然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象,并提供了一组方法,用来方便的访问该块内存。相比较直接对数组的操作,Buffer APl更加容易操作和管理。
Buffer对象包含三个重要的属性,分别是capacity、position、limit,其中position和limit的含义取决于Buffer处在读模式还是写模式。但不管Buffer处在什么模式,capacity的含义总是一样的。
capacity:作为一个内存块,Buffer有个固定的最大值,就是capacity。Buffer只能写capacity个数据,一旦Buffer满了,需要将其清空才能继续写数据往里写数据。
position:当写数据到Buffer中时,position表示当前的位置。初始的position值为0。当一个数据写到Buffer后, position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity–1。当读取数据时,也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式,position会被重置为0。当从Buffer的position处读取数据时,position向前移动到下一个可读的位置。
limit:在写模式下,Buffer的limit表示最多能往Buffer里写多少数据,此时limit等于capacity。当切换Buffer到读模式时, limit表示你最多能读到多少数据,此时limit会被设置成写模式下的position值。
三个属性之间的关系,如下图所示:
Channel(通道)
Java NIO的通道类似流,但又有些不同:既可以从通道中读取数据,又可以写数据到通道。但流的(input或output)读写通常是单向的。通道可以非阻塞读取和写入通道,通道可以支持读取或写入缓冲区,也支持异步地读写。
Selector(选择器)
Selector是一个ava NIO组件,可以能够检查一个或多个NIO通道,并确定哪些通道已经准备好进行读取或写入。这样,一个单独的线程可以管理多个channel,从而管理多个网络连接,提高效率
- 每个channel都会对应一个 Buffer
- 一个线程对应Selector ,一个Selector对应多个channel(连接)程序
- 切换到哪个channel是由事件决定的
- Selector 会根据不同的事件,在各个通道上切换
- Buffer 就是一个内存块,底层是一个数组
- 数据的读取写入是通过 Buffer完成的,BlO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。
- Java NIO系统的核心在于:通道(Channel)和缓冲区(Buffer)。通道表示打开到lO设备(例如:文件、套接字)的连接。若需要使用NIO系统,需要获取用于连接IO设备的通道以及用于容纳数据的缓冲区。然后操作缓冲区,对数据进行处理。简而言之,Channel负责传输,Buffer负责存取数据