认识NIO，
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认识NIO，
JAVA NIO概述： Java NIO(New IO)是一个可以替代标准Java IO API的IO API（从Java 1.4开始)，Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式。 Java NIO: Channels anId Buffers（通道和缓冲区）标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）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。Java NIO: Non-blocking IO（非阻塞IO）Java NIO可以让你非阻塞的使用IO，例如：当线程从通道读取数据到缓冲区时，线程还是可以进行其他事情。当数据被写入到缓冲区时，线程可以继续处理它。从缓冲区写入通道也类似。Java NIO: Selectors（选择器）Java NIO引入了选择器的概念，选择器用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个的线程可以监听多个数据通道。Java NIO 由以下几个核心部分组成：ChannelsBuffersSelectors虽然Java NIO 中除此之外还有很多类和组件，但在我看来，Channel，Buffer 和 Selector 构成了核心的API。其它组件，如Pipe和FileLock，只不过是与三个核心组件共同使用的工具类。因此，在概述中我将集中在这三个组件上。其它组件会在单独的章节中讲到。基本上，所有的 IO 在NIO 中都从一个Channel 开始。Channel 有点象流。 数据可以从Channel读到Buffer中，也可以从Buffer 写到Channel中。Channel和Buffer有好几种类型。下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现：FileChannelDatagramChannelSocketChannelServerSocketChannel正如你所看到的，这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO，以及文件IO。与这些类一起的有一些有趣的接口，但为简单起见，我尽量在概述中不提到它们。本教程其它章节与它们相关的地方我会进行解释。以下是Java NIO里关键的Buffer实现：ByteBufferCharBufferDoubleBufferFloatBufferIntBufferLongBufferShortBuffer这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的基本数据类型：byte, short, int, long, float, double 和 char。Java NIO 还有个 MappedByteBuffer，用于表示内存映射文件， 我也不打算在概述中说明。SelectorSelector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接（通道），但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便。例如，在一个聊天服务器中。要使用Selector，得向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有如新连接进来，数据接收等。Java NIO系列教程（二） ChannelJava 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。但流的读写通常是单向的。通道可以异步地读写。通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。这些是Java NIO中最重要的通道的实现：FileChannelDatagramChannelSocketChannelServerSocketChannelFileChannel 从文件中读写数据。DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。
public class Test01 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("d:/test.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
int bytesRead = inChannel.read(buf);
while ( bytesRead != -1 ) {
System.out.println("read" + bytesRead);
buf.flip();//从写状态切换到读状态
while (buf.hasRemaining()) {
System.out.println((char)buf.get());
}
buf.clear();
bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();
}
}RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");
FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();
RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");
FileChannel toChannel = toFile.getChannel();
long position = 0;
long count = fromChannel.size();//由于count限制，文件大小不超过2G
toChannel.transferFrom(position, count, fromChannel);RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");
FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();
RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");
FileChannel toChannel = toFile.getChannel();
long position = 0;
long count = fromChannel.size();
fromChannel.transferTo(position, count, toChannel);int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT；
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
if(key.isAcceptable()) {
} else if (key.isConnectable()) {
} else if (key.isReadable()) {
} else if (key.isWritable()) {
}
keyIterator.remove();
}Selector selector = Selector.open();
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while(true) {
int readyChannels = selector.select();
if(readyChannels == 0) continue;
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
if(key.isAcceptable()) {
} else if (key.isConnectable()) {
} else if (key.isReadable()) {
} else if (key.isWritable()) {
}
}
}Java NIO中的SocketChannel是一个连接到TCP网络套接字的通道。可以通过以下2种方式创建SocketChannel：打开一个SocketChannel并连接到互联网上的某台服务器。一个新连接到达ServerSocketChannel时，会创建一个SocketChannel。打开 SocketChannel下面是SocketChannel的打开方式：SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com", 80));关闭 SocketChannel当用完SocketChannel之后调用SocketChannel.close()关闭SocketChannel：socketChannel.close();从 SocketChannel 读取数据要从SocketChannel中读取数据，调用一个read()的方法之一。以下是例子ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);int bytesRead = socketChannel.read(buf);首先，分配一个Buffer。从SocketChannel读取到的数据将会放到这个Buffer中。然后，调用SocketChannel.read()。该方法将数据从SocketChannel 读到Buffer中。read()方法返回的int值表示读了多少字节进Buffer里。如果返回的是-1，表示已经读到了流的末尾（连接关闭了）。写入 SocketChannel写数据到SocketChannel用的是SocketChannel.write()方法，该方法以一个Buffer作为参数。示例如下：
String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());
buf.flip();
while(buf.hasRemaining()) {
channel.write(buf);
}ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
while(true){
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
if(socketChannel != null){
//do something with socketChannel...
}
}Java NIO系列教程（十一） PipeJava NIO 管道是2个线程之间的单向数据连接。Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道，从source通道读取。创建管道 通过Pipe.open()方法打开管道。例如：Pipe pipe = Pipe.open();向管道写数据要向管道写数据，需要访问sink通道。像这样：Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();通过调用SinkChannel的write()方法，将数据写入SinkChannel,像这样：String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);buf.clear();buf.put(newData.getBytes());buf.flip();while(buf.hasRemaining()) { sinkChannel.write(buf);}从管道读取数据从读取管道的数据，需要访问source通道，像这样：Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();调用source通道的read()方法来读取数据，像这样：ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);int bytesRead = sourceChannel.read(buf);read()方法返回的int值会告诉我们多少字节被读进了缓冲区。\Java NIO系列教程（十二） Java NIO与IO
当学习了Java NIO和IO的API后，一个问题马上涌入脑海： 我应该何时使用IO，何时使用NIO呢？在本文中，我会尽量清晰地解析Java NIO和IO的差异、它们的使用场景，以及它们如何影响您的代码设计。面向流与面向缓冲Java NIO和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。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。 Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。 阻塞与非阻塞IOJava IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。 选择器（Selectors）Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。 NIO和IO如何影响应用程序的设计无论您选择IO或NIO工具箱，可能会影响您应用程序设计的以下几个方面： 对NIO或IO类的API调用。数据处理。用来处理数据的线程数。API调用当然，使用NIO的API调用时看起来与使用IO时有所不同，但这并不意外，因为并不是仅从一个InputStream逐字节读取，而是数据必须先读入缓冲区再处理。数据处理使用纯粹的NIO设计相较IO设计，数据处理也受到影响。在IO设计中，我们从InputStream或 Reader逐字节读取数据。假设你正在处理一基于行的文本数据流，例如：Name: AnnaAge: 25Email: anna@mailserver.comPhone: 1234567890该文本行的流可以这样处理：InputStream input = … ; // get the InputStream from the client socketBufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));String nameLine = reader.readLine();String ageLine = reader.readLine();String emailLine = reader.readLine();String phoneLine = reader.readLine();请注意处理状态由程序执行多久决定。换句话说，一旦reader.readLine()方法返回，你就知道肯定文本行就已读完， readline()阻塞直到整行读完，这就是原因。你也知道此行包含名称；同样，第二个readline()调用返回的时候，你知道这行包含年龄等。 正如你可以看到，该处理程序仅在有新数据读入时运行，并知道每步的数据是什么。一旦正在运行的线程已处理过读入的某些数据，该线程不会再回退数据（大多如此）。下图也说明了这条原则： （Java IO: 从一个阻塞的流中读数据） 而一个NIO的实现会有所不同，下面是一个简单的例子：ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);int bytesRead = inChannel.read(buffer);注意第二行，从通道读取字节到ByteBuffer。当这个方法调用返回时，你不知道你所需的所有数据是否在缓冲区内。你所知道的是，该缓冲区包含一些字节，这使得处理有点困难。假设第一次 read(buffer)调用后，读入缓冲区的数据只有半行，例如，“Name:An”，你能处理数据吗？显然不能，需要等待，直到整行数据读入缓存，在此之前，对数据的任何处理毫无意义。所以，你怎么知道是否该缓冲区包含足够的数据可以处理呢？好了，你不知道。发现的方法只能查看缓冲区中的数据。其结果是，在你知道所有数据都在缓冲区里之前，你必须检查几次缓冲区的数据。这不仅效率低下，而且可以使程序设计方案杂乱不堪。例如：ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);int bytesRead = inChannel.read(buffer);while(! bufferFull(bytesRead) ) {bytesRead = inChannel.read(buffer);}bufferFull()方法必须跟踪有多少数据读入缓冲区，并返回真或假，这取决于缓冲区是否已满。换句话说，如果缓冲区准备好被处理，那么表示缓冲区满了。bufferFull()方法扫描缓冲区，但必须保持在bufferFull（）方法被调用之前状态相同。如果没有，下一个读入缓冲区的数据可能无法读到正确的位置。这是不可能的，但却是需要注意的又一问题。如果缓冲区已满，它可以被处理。如果它不满，并且在你的实际案例中有意义，你或许能处理其中的部分数据。但是许多情况下并非如此。下图展示了“缓冲区数据循环就绪”：Java NIO:从一个通道里读数据，直到所有的数据都读到缓冲区里.3) 用来处理数据的线程数NIO可让您只使用一个（或几个）单线程管理多个通道（网络连接或文件），但付出的代价是解析数据可能会比从一个阻塞流中读取数据更复杂。如果需要管理同时打开的成千上万个连接，这些连接每次只是发送少量的数据，例如聊天服务器，实现NIO的服务器可能是一个优势。同样，如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上，如P2P网络中，使用一个单独的线程来管理你所有出站连接，可能是一个优势。一个线程多个连接的设计方案如下图所示：Java NIO: 单线程管理多个连接如果你有少量的连接使用非常高的带宽，一次发送大量的数据，也许典型的IO服务器实现可能非常契合。下
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