在前面學習了IO之后，今天我們開始進入NIO學習環節，首先我們會NIO做一個簡單的介紹，讓大家認識NIO，然后會和IO進行一個對比認識進行區分。好了，下面我們就開始學習：

一、NIO簡介

1.概述

從JDK1.4開始，Java提供了一系列改進的輸入/輸出處理的新特性，被統稱為NIO(即New I/O)。新增了許多用于處理輸入輸出的類，這些類都被放在java.nio包及子包下，并且對原java.io包中的很多類進行改寫，新增了滿足NIO的功能。NIO采用內存映射文件的方式來處理輸入輸出，NIO將文件或文件的一段區域映射到內存中，這樣就可以像訪問內存一樣訪問文件了。

Java NIO（New IO） 是從Java 1.4版本開始引入的一個新的IO API，可以替代標準的Java IO API。NIO與原來的IO有同樣的作用和目的，但是使用的方式完全不同， NIO支持面向緩沖區的、基于通道的IO操作。 NIO將以更加高效的方式進行文件的讀寫操作。

2.緩沖區Buffer

緩沖區實際上是一個容器對象，更直接的說，其實就是一個數組，在NIO庫中，所有數據都是用緩沖區處理的。在讀取數據時，它是直接讀到緩沖區中的； 在寫入數據時，它也是寫入到緩沖區中的；任何時候訪問 NIO 中的數據，都是將它放到緩沖區中。而在面向流I/O系統中，所有數據都是直接寫入或者直接將數據讀取到Stream對象中。具體看下面這張圖就理解了：

上面的圖描述了從一個客戶端向服務端發送數據，然后服務端接收數據的過程?？蛻舳税l送數據時，必須先將數據存入Buffer中，然后將Buffer中的內容寫入通道。服務端這邊接收數據必須通過Channel將數據讀入到Buffer中，然后再從Buffer中取出數據來處理。

??? 在NIO中，所有的緩沖區類型都繼承于抽象類Buffer，最常用的就是ByteBuffer，對于Java中的基本類型，基本都有一個具體Buffer類型與之相對應，它們之間的繼承關系如下圖所示：

備注：可以看到出了Boolean 類型外，其它都有對應的Buffer.

3.通道Channel

Channel和傳統IO中的Stream很相似。雖然很相似，但是有很大的區別，主要區別為：通道是雙向的，通過一個Channel既可以進行讀，也可以進行寫；而Stream只能進行單向操作，通過一個Stream只能進行讀或者寫，比如InputStream只能進行讀取操作，OutputStream只能進行寫操作；
通道是一個對象，通過它可以讀取和寫入數據，當然了所有數據都通過Buffer對象來處理。我們永遠不會將字節直接寫入通道中，相反是將數據寫入包含一個或者多個字節的緩沖區。同樣不會直接從通道中讀取字節，而是將數據從通道讀入緩沖區，再從緩沖區獲取這個字節。

比喻：通常我們把IO，比喻成為水流，管道就是水流的通道；NIO中，我們比喻為火車的軌道，然后緩沖區就是上面的火車。
在NIO中，提供了多種通道對象，而所有的通道對象都實現了Channel接口。它們之間的繼承關系如下圖所示：

Channel(通道)表示到實體如硬件設備、文件、網絡套接字或可以執行一個或多個不同I/O操作的程序組件的開放的連接。所有的Channel都不是通過構造器創建的，而是通過傳統的節點InputStream、OutputStream的getChannel方法來返回響應的Channel。

Channel中最常用的三個類方法就是map、read和write，其中map方法用于將Channel對應的部分或全部數據映射成ByteBuffer，而read或write方法有一系列的重載形式，這些方法用于從Buffer中讀取數據或向Buffer中寫入數據。

4.選擇器Selector

Selector類是NIO的核心類，Selector能夠檢測多個注冊的通道上是否有事件發生，如果有事件發生，便獲取事件然后針對每個事件進行相應的響應處理。這樣一來，只是用一個單線程就可以管理多個通道，也就是管理多個連接。這樣使得只有在連接真正有讀寫事件發生時，才會調用函數來進行讀寫，就大大地減少了系統開銷，并且不必為每個連接都創建一個線程，不用去維護多個線程，并且避免了多線程之間的上下文切換導致的開銷。

與Selector有關的一個關鍵類是SelectionKey，一個SelectionKey表示一個到達的事件，這2個類構成了服務端處理業務的關鍵邏輯。

二、NIO 和 IO 區別

1.概述

Java NIO提供了與標準IO不同的IO工作方式：?

• • Channels and Buffers（通道和緩沖區）：標準的IO基于字節流和字符流進行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和緩沖區（Buffer）進行操作，數據總是從通道讀取到緩沖區中，或者從緩沖區寫入到通道中。
  • Asynchronous IO（異步IO）：Java NIO可以讓你異步的使用IO，例如：當線程從通道讀取數據到緩沖區時，線程還是可以進行其他事情。當數據被寫入到緩沖區時，線程可以繼續處理它。從緩沖區寫入通道也類似。
  • Selectors（選擇器）：Java NIO引入了選擇器的概念，選擇器用于監聽多個通道的事件（比如：連接打開，數據到達）。因此，單個的線程可以監聽多個數據通道。

2.使用場景

NIO

• 優勢在于一個線程管理多個通道；但是數據的處理將會變得復雜；
• 如果需要管理同時打開的成千上萬個連接，這些連接每次只是發送少量的數據，采用這種；

傳統的IO

• 適用于一個線程管理一個通道的情況；因為其中的流數據的讀取是阻塞的；
• 如果需要管理同時打開不太多的連接，這些連接會發送大量的數據；

3.NIO VS IO

NIO vs IO之間的理念上面的區別（NIO將阻塞交給了后臺線程執行）

• IO是面向流的，NIO是面向緩沖區的
  • Java IO面向流意味著每次從流中讀一個或多個字節，直至讀取所有字節，它們沒有被緩存在任何地方；
  • NIO則能前后移動流中的數據，因為是面向緩沖區的
• IO流是阻塞的，NIO流是不阻塞的
  • Java IO的各種流是阻塞的。這意味著，當一個線程調用read() 或 write()時，該線程被阻塞，直到有一些數據被讀取，或數據完全寫入。該線程在此期間不能再干任何事情了
  • Java NIO的非阻塞模式，使一個線程從某通道發送請求讀取數據，但是它僅能得到目前可用的數據，如果目前沒有數據可用時，就什么都不會獲取。NIO可讓您只使用一個（或幾個）單線程管理多個通道（網絡連接或文件），但付出的代價是解析數據可能會比從一個阻塞流中讀取數據更復雜。?
  • 非阻塞寫也是如此。一個線程請求寫入一些數據到某通道，但不需要等待它完全寫入，這個線程同時可以去做別的事情。
• 選擇器
  • Java NIO的選擇器允許一個單獨的線程來監視多個輸入通道，你可以注冊多個通道使用一個選擇器，然后使用一個單獨的線程來“選擇”通道：這些通道里已經有可以處理的輸入，或者選擇已準備寫入的通道。這種選擇機制，使得一個單獨的線程很容易來管理多個通道。?

例子比喻：（http://blog.csdn.net/zhouhl_cn/article/details/6568119）

傳統的socket IO中，需要為每個連接創建一個線程，當并發的連接數量非常巨大時，線程所占用的棧內存和CPU線程切換的開銷將非常巨大。使用NIO，不再需要為每個線程創建單獨的線程，可以用一個含有限數量線程的線程池，甚至一個線程來為任意數量的連接服務。由于線程數量小于連接數量，所以每個線程進行IO操作時就不能阻塞，如果阻塞的話，有些連接就得不到處理，NIO提供了這種非阻塞的能力。

小量的線程如何同時為大量連接服務呢，答案就是就緒選擇。這就好比到餐廳吃飯，每來一桌客人，都有一個服務員專門為你服務，從你到餐廳到結帳走人，這樣方式的好處是服務質量好，一對一的服務，VIP啊，可是缺點也很明顯，成本高，如果餐廳生意好，同時來100桌客人，就需要100個服務員，那老板發工資的時候得心痛死了，這就是傳統的一個連接一個線程的方式。

老板是什么人啊，精著呢。這老板就得捉摸怎么能用10個服務員同時為100桌客人服務呢，老板就發現，服務員在為客人服務的過程中并不是一直都忙著，客人點完菜，上完菜，吃著的這段時間，服務員就閑下來了，可是這個服務員還是被這桌客人占用著，不能為別的客人服務，用華為領導的話說，就是工作不飽滿。那怎么把這段閑著的時間利用起來呢。這餐廳老板就想了一個辦法，讓一個服務員（前臺）專門負責收集客人的需求，登記下來，比如有客人進來了、客人點菜了，客人要結帳了，都先記錄下來按順序排好。每個服務員到這里領一個需求，比如點菜，就拿著菜單幫客人點菜去了。點好菜以后，服務員馬上回來，領取下一個需求，繼續為別人客人服務去了。這種方式服務質量就不如一對一的服務了，當客人數據很多的時候可能需要等待。但好處也很明顯，由于在客人正吃飯著的時候服務員不用閑著了，服務員這個時間內可以為其他客人服務了，原來10個服務員最多同時為10桌客人服務，現在可能為50桌，60客人服務了。

這種服務方式跟傳統的區別有兩個：

1、增加了一個角色，要有一個專門負責收集客人需求的人。NIO里對應的就是Selector。

2、由阻塞服務方式改為非阻塞服務了，客人吃著的時候服務員不用一直侯在客人旁邊了。傳統的IO操作，比如read()，當沒有數據可讀的時候，線程一直阻塞被占用，直到數據到來。NIO中沒有數據可讀時，read()會立即返回0，線程不會阻塞。

NIO中，客戶端創建一個連接后，先要將連接注冊到Selector，相當于客人進入餐廳后，告訴前臺你要用餐，前臺會告訴你你的桌號是幾號，然后你就可能到那張桌子坐下了，SelectionKey就是桌號。當某一桌需要服務時，前臺就記錄哪一桌需要什么服務，比如1號桌要點菜，2號桌要結帳，服務員從前臺取一條記錄，根據記錄提供服務，完了再來取下一條。這樣服務的時間就被最有效的利用起來了。

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參考資料：

http://www.cnblogs.com/xiaoxi

學習視頻：《尚硅谷》

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from:?https://www.cnblogs.com/pony1223/p/8138233.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的JAVA NIO学习一：NIO简介、NIOIO的主要区别的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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