?NIO共引入了4個概念：?
- 緩存區(qū)：表示數(shù)據(jù)存放的容器，提供可讀寫的數(shù)據(jù)緩存區(qū)；?
- 字符集：用來對緩存數(shù)據(jù)進行解碼和編碼，在字節(jié)和Unicode字符之間轉(zhuǎn)換；?
- 通道：用來接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，提供與文件、套接字等的連接，類似于Java IO中的流；?
- 選擇器：他們與可選擇通道一起定義了多路的、無阻塞的IO設(shè)施。?
NIO框架位于Java.nio包中，它為每一個概念都提供了核心的支持類：?
- 緩存區(qū)Buffer：包括ByteBuffer,Mapped?
- ByteBuffer,CharBuffer,DoubleBuffer,FloatBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,LongBuffer；?
- 字符集Charset:java.nio.charset包中定義了字符集API，包括字符集Charset,編碼器CharsetEncoder,解碼器CharsetDecoder；?
- 通道Channel：java.nio.channels包中定義了通道API，包括文件通道Filechannel，Socket通道SocketChannel，ServerSocket通道ServerSocketChannel，數(shù)據(jù)包通道DatagramChannel；?
- 選擇器Selector：包括選擇器Selector和事件對象SelectionKey。

下面來了解著4個概念的含義和作用，并了解各個類包的接口和類的使用：

1. 緩存區(qū)Buffer：?
???傳統(tǒng)的IO不斷浪費對象資源，NIO通過使用緩存區(qū)讀寫數(shù)據(jù)避免了資源浪費。緩存區(qū)是一個數(shù)據(jù)容器，就可以把它看作內(nèi)存中的一個大的數(shù)組，用來存放來自Channel的同一類型的所有數(shù)據(jù)，因此我們可以使用字節(jié)、字符、整數(shù)等緩存區(qū)。字節(jié)緩存區(qū)提供必要的方法，可以提取或存入所有基本類型(boolean型除外)的數(shù)據(jù)。?
??每個非布爾基本類型都有一個緩存區(qū)類，包括ByteBuffer,MappedByteBuffer,CharBuffer,DoubleBuffer,FloatBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,Longbuffer。每個類定義了一系列用于將數(shù)據(jù)移除或移入緩存區(qū)中g(shù)et()和put()方法，用于壓縮、復制和切片緩存區(qū)的方法，以及用于分配新緩存區(qū)和將現(xiàn)有數(shù)組包裝到緩存區(qū)中的靜態(tài)方法。?
??所有的緩存區(qū)類都有一個統(tǒng)一的抽象父類Buffer，它代表了一塊內(nèi)存區(qū)域，可以執(zhí)行一些與內(nèi)存有關(guān)的操作，如清除其中的內(nèi)容，支持讀寫或只讀等操作。該類提供了共有的4個屬性和3個操作。下面詳細看看這些屬性和操作的含義和使用方法，然后詳細了解8個實現(xiàn)類的使用。?
①Buffer緩存區(qū)的4個基本屬性：?
Buffer是個抽象類，它的基本屬性包括容量capacity、限制limit、位置position、標記mark。?
a、capacity：這個Buffer最多能放多少數(shù)據(jù)，capacity一般在Buffer被創(chuàng)建的時候指定，取得容量的方法如下：

int capacity(); //返回此緩存區(qū)的容量

b、limit：在Buffer上進行的讀寫操作都不能越過這個下標。當寫數(shù)據(jù)到Buffer中時，limit一般和capacity相等，當讀數(shù)據(jù)時，limit代表Buffer中有效數(shù)據(jù)的長度，取得和修改限制的方法如下：

int limit();//返回此緩存區(qū)的限制 Buffer limit(int newLimit);//設(shè)置此緩存區(qū)的限制

c、position：讀寫操作的當前下標。當使用Buffer的相對位置進行讀寫操作時，讀寫會從這個下標進行，并在快操作完成后，Buffer會更新下標的值，取得和修改位置的方法如下：

int position(); //返回此緩存區(qū)的位置 BufferPosition(int newPosition);//設(shè)置此緩存區(qū)的位置

d、mark：一個臨時存放的位置下標。調(diào)用mark()會將mark設(shè)為當前的position值，以后調(diào)用reset()會將position屬性設(shè)置為mark的值。mark的值總是小雨等于position的值，如果將position的值設(shè)得比mark小，當前的mark值會被拋棄掉，可以使用下面的方法隨時設(shè)置一個標記：

Buffer mark();//在此緩存區(qū)的位置設(shè)置標記

這些屬性總是滿足以下條件：?
0<=mark<=position<=limit<=capacity?
因此，標記、位置、限制和容量值遵守以下不變式：?
0<=標記<=位置<=限制<=容量?
對初始化的Buffer來說，position為0，limit=capacity。?
②Buffer緩存區(qū)的3個數(shù)據(jù)操作：?
a、清除clear()：把position設(shè)為0，把limit設(shè)為capacity，一般在把數(shù)據(jù)寫入Buffer前調(diào)用：

Buffer clear();//清除此緩存區(qū)

b、反轉(zhuǎn)flip():把limit設(shè)為當前position，把position設(shè)為0，一般在從Buffer讀取出數(shù)據(jù)前調(diào)用：

Buffer flip();//反轉(zhuǎn)此緩存區(qū)

c、重繞rewind():把position設(shè)為0，limit不變，一般在把數(shù)據(jù)重新寫入Buffer前調(diào)用

Buffer rewind();//重繞此緩存

Buffer對象有可能是只讀的，這時任何對該對象的寫操作都會觸發(fā)一個ReadOnlyBufferException。isReadOnly()方法可以用來判斷一個Buffer是否只讀。?
③Buffer緩存區(qū)的8個實現(xiàn)類：?
對于每個非boolean基本類型，都有一個Buffer子類與之對應，這些子類位于包java.nio.Buffer中，他們的類關(guān)系圖如下：?

2.字符集Charset——編碼與解碼?
??向ByteBuffer中存放數(shù)據(jù)涉及到兩個問題：字節(jié)的順序和字符轉(zhuǎn)換。ByteBuffer內(nèi)部通過ByteOrder類處理了字節(jié)順序問題，但是沒有處理字符轉(zhuǎn)換。事實上，ByteBuffer沒有提供讀寫String。?
??java.nio.charset.Charset處理了字符轉(zhuǎn)換問題。它通過構(gòu)造java.nio.charset.CharsetEncoder和java.nio.charset.CharsetDecoder將字符序列CharBuffer轉(zhuǎn)換成字節(jié)ByteBuffer和逆轉(zhuǎn)換。當需要將CharBuffer存放的數(shù)據(jù)編碼成ByteBuffer時，再將ByteBuffer里存的數(shù)據(jù)解碼成CharBuffer，這時候就要用到CharsetEncoder和CharsetDecoder了。?
??CharsetDecoder用來將ByteBuffer解碼為CharBuffer類型，CharsetEncoder用來將CharBuffer解碼為ByteBuffer類型，其中的編碼器和解碼器都是通過Charset來創(chuàng)建的，它們之間關(guān)系如下：?
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3.通道Channel?
現(xiàn)有的java.io類中沒有能夠讀寫B(tài)uffer類型，所以NIO提供了Channel通道類來讀寫B(tài)uffer。Channel是一個連接，可用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，如文件和套接字。因為channel連接的是底層的物理設(shè)備，它可以直接支持設(shè)備的讀寫，或提供文件鎖。對于文件、管道、套接字都存在相應的Channel類。?
??可以把Channel看成是數(shù)據(jù)流的替代品，它還通過Selector和SelectableChannel這兩個類定義了一個進行非阻塞IO操作的API，這對需要高性能IO的應用非常重要。所有的Channel類都位于java.nio.channels包中，如下描述java.nio.channels中類和接口的關(guān)系：?
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圖中最下面的4個類為具體的實現(xiàn)類。共包括7個接口類、3個抽象類和4個實現(xiàn)類。?
接口類：?
該圖中包含了一系列的接口，用以分別實現(xiàn)不同的功能封裝：?
①Channel是最頂層的接口，代表一個可以進行IO操作的通道；?
②ReadableByteChannel和WritableByteChannel分別提供對通道讀取和寫入ByteBuffer數(shù)據(jù)的功能；?
③ByteChannel用來將讀取和寫入的功能合并；?
④ScatteringByteChannel和GatheringByteChannel分別提供了批量讀取和寫入ByteBuffer數(shù)組的能力；?
⑤InterruptibleChannel提供多線程異步關(guān)閉的能力，它覆蓋了Channel接口中的關(guān)閉方法close()，這表現(xiàn)在兩方面：?
a、實現(xiàn)此接口的通道是可異步關(guān)閉的：如果某個線程阻塞于科終端通道上的IO操作，則另一個線程可調(diào)用該通道的close方法，這將導致已阻塞線程接收到AsynchronousCloseException，?
b、實現(xiàn)此接口的通道也是可中斷的：如果某個線程阻塞于科中斷通道上的IO操作中，則另一個線程可調(diào)用該阻塞線程的interrupt方法。這將導致該通道被關(guān)閉，已阻塞線程接收到CloseByInterruptException，并且設(shè)置阻塞線程的中斷狀態(tài)。?
??因此要擁有讀寫功能可以實現(xiàn)ByteChannel接口；要擁有批量讀寫功能，可以實現(xiàn)ScatteringByteChannel和GatheringByteChannel接口。從上圖可看出，FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel實現(xiàn)了這3個接口，因此它們都擁有批量讀寫的功能。?
抽象類：?
①AbstractInterruptibleChannel提供了可中斷通道的基本實現(xiàn)，該類封裝了實現(xiàn)通道異步關(guān)閉和中斷所需的最低級別機制。在調(diào)用可能無限期阻塞的IO操作之前和之后，具體的通道類必須分別調(diào)用begin()和end()方法；?
②SelectableChannel則提供了可通過Selector實現(xiàn)多路復用的通道：該抽象類是所有支持非阻塞IO操作的channel的父類。SelectableChannel可以通過register()方法注冊到一個或多個Selector，以進行非阻塞IO操作，此方法返回一個表示該通道已向選擇器注冊的心SelectionKey對象。SelectableChannel還可以選擇阻塞和非阻塞模式，這就是NIO非阻塞編程的核心。所有Channel創(chuàng)建的時候都是阻塞模式，只有非阻塞的SelectableChannel才可以參與非阻塞IO操作，可以使用下面方法來設(shè)置和查看阻塞模式：

SelectableChannel configureBlocking(boolean block); //設(shè)置blocking模式 boolean isBlocking(); //返回blocking模式

③AbstractSelectableChannel則提供了SelectableChannel中抽象函數(shù)的實現(xiàn)。此類定義了處理SelectableChannel通道注冊、注銷和關(guān)閉機制的各種方法。它會維持此通道的當前阻塞模式及其當前的選擇鍵集。；?
這三級抽象類都實現(xiàn)了InterruptibleChannel接口，所以也擁有多線程下異步關(guān)閉的能力。

轉(zhuǎn)發(fā):https://blog.csdn.net/luliuliu1234/article/details/61915000

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的NIO核心框架介绍的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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