关于java:JAVA-NIO

java 的网络编程中，会波及到 2 种 IO 模型，一个就是 BIO，即阻塞 IO。一个是 NIO，即非阻塞 IO。在默认的状况下，IO 是阻塞 IO，比方 tomcat 容器就是就是 BIO。而 redis, netty 等反对高并发服务，都是基于 NIO。NIO 和 BIO 有 3 点区别：1:BIO 是基于流 (stream) 的，比方：FileStream, SockectStream。而 NIO 是基于缓冲区 buffer 的，比方 LongBuffer, ByteBuffer。2：BIO 是阻塞的，NIO 是非阻塞的。3：NIO 有选择器(Selector)，而 BIO 没有。NIO 有三大组件：Channel: 通道，Buffer：缓冲区，Selector：选择器。Channel：介绍：在 NIO 中，应用 Channel 进行通信，能够向 Channel 写入音讯，也能够从 Channel 读取音讯。Channel 能够分为如下类型：ServerSocketChannel：服务端的网络 Channel。能够绑定监听端口，能够承受客户端的网络连接。SocketChannel：示意网络连接 Channel，能够从该 Channel 读取数据，也能够向 Channel 写入数据
DatagramChannel：能通过 UDP 读写网络中的数据
FileChannel 从文件中读写数据

Buffer 介绍：在 NIO 中，从 channel 读出数据或者向 channel 写入数据，都是通过 buffer 操作，这样能够提高效率。依照类型不同，Buffer 也分为不同类型：比方：ByteBuffer, LongBuffer, IntBuffer, CharBuffer, FloatBuffer 等。应用 Buffer 读写数据个别遵循以下四个步骤：1. 写入数据到 Buffer
2. 调用 flip() 办法
3. 从 Buffer 中读取数据
4. 调用 clear()办法或者 compact()办法

当向 buffer 写入数据时，buffer 会记录下写了多少数据。一旦要读取数据，须要通过 flip()办法将 Buffer 从写模式切换到读模式。在读模式下，能够读取之前写入到 buffer 的所有数据。一旦读完了所有的数据，就须要清空缓冲区，让它能够再次被写入。有两种形式能清空缓冲区：调用 clear()或 compact()办法。clear()办法会清空整个缓冲区。compact()办法只会革除曾经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的前面。Buffer 有三个重要属性：capacity，position，limit。position 和 limit 的含意取决于 Buffer 处在读模式还是写模式。不论 Buffer 处在什么模式，capacity 的含意总是一样的。![image](/img/bVI7kq)

capacity: 作为一个内存块，Buffer 有一个固定的大小值，也叫“capacity”. 你只能往里写 capacity 个 byte、long，char 等类型。一旦 Buffer 满了，须要将其清空（通过读数据或者革除数据）能力持续写数据往里写数据。position: 当你写数据到 Buffer 中时，position 示意以后的地位。初始的 position 值为 0. 当一个 byte、long 等数据写到 Buffer 后，position 会向前挪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，也是从某个特定地位读。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 向前挪动到下一个可读的地位。limit：在写模式下，Buffer 的 limit 示意你最多能往 Buffer 里写多少数据。写模式下，limit 等于 Buffer 的 capacity。当切换 Buffer 到读模式时，limit 示意你最多能读到多少数据。因而，当切换 Buffer 到读模式时，limit 会被设置成写模式下的 position 值。换句话说，你能读到之前写入的所有数据（limit 被设置成已写数据的数量，这个值在写模式下就是 position）。Selector 介绍：Selector（选择器）是 Java NIO 中可能检测一到多个 NIO 通道，并可能通晓通道是否为诸如读写事件做好筹备的组件。这样，一个独自的线程能够治理多个 channel，从而治理多个网络连接。Selector 反对的 Channel 的事件类型有：SelectionKey.OP_CONNECT, SelectionKey.OP_ACCEPT, SelectionKey.OP_READ, SelectionKey.OP_WRITE。服务端示例代码：

public void startNioServer() throws Exception {ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open(); // 关上通道
 serverChannel.configureBlocking(false); // 非阻塞
 ServerSocket serverSocket = serverChannel.socket();
 serverSocket.bind(new InetSocketAddress(8090)); // 绑定端口
 System.out.println("bind port: 8090");
 Selector selector = Selector.open(); // 选择器
 serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); // 注册到选择器
 while (selector.select() > 0) { // 判断事件筹备好的通道数量
 Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
 while (it.hasNext()) {SelectionKey key = it.next();
 if (key.isAcceptable()) { // 客户端连贯的事件
 ServerSocketChannel serverSocketChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
 SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); // 新建设的客户端连贯
 socketChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞
 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // 注册可读事件
 }
            if (key.isReadable()) {SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 调配缓冲区，在堆内存调配
 int len = 0;
 while ((len = socketChannel.read(buffer)) > 0) {buffer.flip();
 System.out.println("NIO SERVER RECEIVE:" + new String(buffer.array(), 0, len));
 buffer.clear();}
                socketChannel.close();}
            it.remove();}
    }
    serverChannel.close();}

客户端示例代码：

public void startNioClient(int idx) throws Exception {SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(); // 关上通道
 socketChannel.configureBlocking(false); // 非阻塞
 socketChannel.connect(new InetSocketAddress(8090)); // 连贯近程服务
 while (!socketChannel.finishConnect()) {// 期待连贯实现}
    String msg = "client-" + idx + "send message.";
 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 调配缓冲区，默认是在堆上调配
 buffer.put(msg.getBytes()); // 写入数据
 buffer.flip(); // 反转为读模式
 socketChannel.write(buffer); // 向通道写入信息
 socketChannel.close();}