Java NIO基本介紹

1. java non-blocking?I/O?稱為NIO(也叫New?IO)。JDK4開始提供,同步非阻塞
2. 相關(guān)內(nèi)容在?java.nio 包及子包下，對java.io 包中的很多類進(jìn)行改寫。
3. 三大核心: Channel(通道)，Buffer(緩沖區(qū)),Selector(選擇器)
4. NIO是面向緩沖區(qū)或者面向塊編程的。數(shù)據(jù)讀取到一個它后處理的緩沖區(qū)，需要時可在緩沖區(qū)中前后移動，這就增加了處理過程中的靈活性，使用它可以提供非阻塞式的高伸縮性網(wǎng)絡(luò)
5. NIO的非阻塞模式，使一個線程從某通道發(fā)送請求或者讀取數(shù)據(jù)，但是它僅能得到目前可用的數(shù)據(jù)，如果目前沒有數(shù)據(jù)可用時，就什么都不會獲取，而不是保持線程阻塞，所以直至數(shù)據(jù)可以讀取之前，該線程可以繼續(xù)做其他的事情。
6. 通俗理解: NIO 是可以做到用一個線程來處理多個操作。假設(shè)有 10000 個請求過來,根據(jù)實際情況，可以分配50 或者 100 個線程來處理。不像之前的阻塞IO 那樣，非得分配 10000 個。
7. HTTP2.0 使用了多路復(fù)用的技術(shù)，做到同一個連接并發(fā)處理多個請求，而且并發(fā)請求的數(shù)量比 HTTP1.1 大了好幾個數(shù)量級
8. 基本案例：

NIO 和 BIO 的比較

1. BIO以流的方式處理數(shù)據(jù),而NIO以塊的方式處理數(shù)據(jù),I/O塊的效率比I/O流高很多
2. BIO 是阻塞的，NIO則是非阻塞的
3. BIO 基于字節(jié)流和字符流進(jìn)行操作，而NIO基于Channel（通道）和Buffer（緩沖區(qū)）進(jìn)行操作，數(shù)據(jù)總是從通道讀取到緩沖區(qū)中，或者從緩沖區(qū)寫入到通道中。Selector 選擇器用于監(jiān)聽多個通道的事件(比如:連接請求,數(shù)據(jù)到達(dá)等)，因此使用單個線程就可以監(jiān)聽多個客戶端通道

Selector、Channel 和 Buffer 的關(guān)系圖

1. 每個channel都會對應(yīng)一個Buffer
2. 一個Selector對應(yīng)一個線程
3. 多個channel會注冊到其selector
4. Selector會根據(jù)不同的Event，在各個Channel上切換
5. channel 是雙向的，可以返回底層操作系統(tǒng)的情況，比如Linux，底層的操作系統(tǒng)通道就是雙向的.
6. Buffer是一個內(nèi)存塊，底層是一個數(shù)組
7. 數(shù)據(jù)的讀取寫入是通過 Buffer，這個和BIO有所區(qū)別，BIO 中要么是輸入流，或者是輸出流，不能雙向，但是NIO的Buffer是可以讀也可以寫，需要flip()切換

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緩沖區(qū)（Buffer）

1. Buffer本質(zhì)上是一個可以讀寫數(shù)據(jù)的內(nèi)存塊，可以理解成是一個容器對象(含數(shù)組)，該對象提供了一組方法，可以更輕松地使用內(nèi)存塊，Buffer對象內(nèi)置了一些機(jī)制，能夠跟蹤和記錄緩沖區(qū)的狀態(tài)變化情況。Channel 讀寫的數(shù)據(jù)都必須經(jīng)由Buffer
2. Buffer是父類、抽象類，類的層級關(guān)系圖
   1. 

3. 常用Buffer子類

   • ByteBuffer?存儲字節(jié)數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)
   • shortBuffer?存儲字符串?dāng)?shù)據(jù)到緩沖區(qū)
   • CharBuffer?存儲字符數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)
   • IntBuffer?存儲整數(shù)數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)
   • LongBuffer?存儲長整型教據(jù)到緩沖區(qū)
   • DoubleBuffer?存儲小數(shù)到緩沖區(qū)
   • FloatBuffer?存儲小數(shù)到緩沖區(qū)

4. 這些Buffer都把數(shù)據(jù)存于自己類型的數(shù)組

5. Buffer類的四個屬性:
   • Capacity：容量，即可以容納的最大數(shù)據(jù)量；在緩沖區(qū)創(chuàng)建時被設(shè)定并且不能改變
   • Limit：表示緩沖區(qū)的當(dāng)前終點，不能對緩沖區(qū)超過極限的位置進(jìn)行讀寫操作。且極限是可以修改的
   • Position：位置，下一個要被讀寫的元素的索引，每次讀寫緩沖區(qū)數(shù)據(jù)時都會改變改值，為下次讀寫做準(zhǔn)備
   • Mark：標(biāo)記

Buffer類相關(guān)方法

public abstract class Buffer{
//JDK1.4時，引入的api
public final int capacity（）//返回此緩沖區(qū)的容量
public final int position（）//返回此緩沖區(qū)的位置
public final Buffer position（int newPositio）//設(shè)置此緩沖區(qū)的位置
public final int limit（）//返回此緩沖區(qū)的限制
public final Buffer limit（int newLimit）//設(shè)置此緩沖區(qū)的限制
public final Buffer mark（）//在此緩沖區(qū)的位置設(shè)置標(biāo)記
public final Buffer reset（）//將此緩沖區(qū)的位置重置為以前標(biāo)記的位置
public final Buffer clear（）//清除此緩沖區(qū)，即將各個標(biāo)記恢復(fù)到初始狀態(tài)，但是數(shù)據(jù)并沒有真正擦除，
public final Buffer flip（）//反轉(zhuǎn)此緩沖區(qū)
public final Buffer rewind（）//重繞此緩沖區(qū)
public final int remaining（）//返回當(dāng)前位置與限制之間的元素數(shù)
public final boolean hasRemaining（）//告知在當(dāng)前位置和限制之間是否有元素
public abstract boolean isReadOnly（）：//告知此緩沖區(qū)是否為只讀緩沖區(qū)
//JDK1.6時引入的api
public abstract boolean hasArray（）；//告知此緩沖區(qū)是否具有可訪問的底層實現(xiàn)數(shù)組
public abstract Object array（）；//返回此緩沖區(qū)的底層實現(xiàn)數(shù)組
public abstract int arrayOffset（）；/返回此緩沖區(qū)的底層實現(xiàn)數(shù)組中第一個緩沖區(qū)元素的偏移量
public abstract boolean is Direct（）；//告知此緩沖區(qū)是否為直接緩沖區(qū)
}

ByteBuffer

1. 除了boolean，其他基本類型都有一個Buffer類型與之相對應(yīng)，最常用的自然是 ByteBuffer 類(二進(jìn)制數(shù)據(jù))，該類的主要方法如下:

public abstract class ByteBuffer(
//緩沖區(qū)創(chuàng)建相關(guān)api
public static ByteBuffer allocateDirect（int capacity）//創(chuàng)建直接緩沖區(qū)
public static ByteBuffer allocate（int capacity）//設(shè)置緩沖區(qū)的初始容量
public static ByteBuffer wrap（byte[] array）//把一個數(shù)組放到緩沖區(qū)中使用
//構(gòu)造初始化位置offset和上界length的緩沖區(qū)
public static ByteBuffer wrap(byte[] array,int offset, int length)
//緩存區(qū)存取相關(guān)API
public abstract byte get（）//從當(dāng)前位置position上get，get之后，position會自動+1 
public abstract byte get（int index）；//從絕對位置get
public abstract ByteBuffer put（byte b）；//從當(dāng)前位置上添加，put之后，position會自動+1 
public abstract ByteBuffer put（int index，byte b）；//從絕對位置上put

關(guān)于Buffer的注意事項和細(xì)節(jié)

1. ByteBuffer支持類型化的put和get,數(shù)據(jù)類型必須保持一致，否則可能有 BufferUnderflowException 異常。
2. Buffer支持轉(zhuǎn)換為只讀buffer,調(diào)用asReadOnlyBuffer()
3. NIO還提供了MappedByteBuffer，可以讓文件直接在內(nèi)存(堆外內(nèi)存) 中進(jìn)行修改，而如何同步到文件由NIO來完成.
4. NIO還支持通過多個Buffer（buffer數(shù)組）完成讀寫操作即 Scattering（分散）和 Gathering（合并）

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文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-794456.html

到了這里，關(guān)于Netty開篇——NIO章上（三）的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！