Java NIO系列教程（一） Java NIO 概述

Java NIO 由以下几个核心部分组成：
Channels
Buffers
Selectors

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。

Channel 和 Buffer

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。这里有个图示：



Channel和Buffer有好几种类型。下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现：
FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel

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：
ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

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。

1、Socket、SocketChannel有什么区别

了解Socket看这里：Socket是什么 
Socket、SocketChannel二者的实质都是一样的，都是为了实现客户端与服务器端的连接而存在的，但是在使用上，却有很大的区别。具体如下：

所属包不同 

Socket在java.net包中，而SocketChannel在java.nio包中。

异步方式不同 

从包的不同，我们大体可以推断出他们主要的区别：Socket是阻塞连接（当然我们可以自己实现非阻塞），SocketChannel可以设置非阻塞连接。 

使用ServerSocket、Socket类时，服务端Socket往往要为每一个客户端Socket分配一个线程，而每一个线程都有可能处于长时间的阻塞状态中。过多的线程也会影响服务器的性能（可以使用线程池优化，具体看这里：如何编写多线程Socket程序）。而使用SocketChannel、ServerSocketChannel类可以非阻塞通信，这样使得服务器端只需要一个线程就能处理所有客户端socket的请求。

了解阻塞、非阻塞看这里：[阻塞、非阻塞有什么区别][3]

性能不同 

一般来说使用SocketChannel会有更好的性能。其实，Socket实际应该比SocketChannel更高效，不过由于使用者设计等原因，效率反而比直接使用SocketChannel低。

使用方式不同 

Socket、ServerSocket类可以传入不同参数直接实例化对象并绑定ip和端口，如：

Socket socket = new Socket("127.0.0.1", "8000");
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket("8000");

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而SocketChannel、ServerSocketChannel类需要借助Selector类控制，如：

Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞方式,如果为true 那么就为传统的阻塞方式
serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port)); // 绑定IP 及 端口
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); // 注册 OP_ACCEPT事件
new ServerThread().start(); // 开启一个线程 处理所有请求

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2、SocketChannel方式有什么核心类

下面是SocketChannel方式需要用到的几个核心类：

ServerSocketChannel 

ServerSocket的替代类, 支持阻塞通信与非阻塞通信。

SocketChannel 

Socket的替代类, 支持阻塞通信与非阻塞通信。

Selector 

为ServerSocketChannel监控接收客户端连接就绪事件, 为SocketChannel监控连接服务器读就绪和写就绪事件。

SelectionKey 

代表ServerSocketChannel及SocketChannel向Selector注册事件的句柄。当一个 

SelectionKey对象位于Selector对象的selected-keys集合中时，就表示与这个SelectionKey对象相关的事件发生了。 

在SelectionKey类中有几个静态常量： 
SelectionKey.OP_ACCEPT，客户端连接就绪事件，等于监听serversocket.accept()，返回一个socket。 
SelectionKey.OP_CONNECT，准备连接服务器就绪，跟上面类似，只不过是对于socket的 相当于监听了socket.connect()。 
SelectionKey.OP_READ，读就绪事件, 表示输入流中已经有了可读数据, 可以执行读操作。 
SelectionKey.OP_WRITE，写就绪事件, 表示可以执行写操作。 

了解如何开发ServerSocketChannel看这里：[如何编写非阻塞SocketChannel程序][4]

Selector

Selector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。

这是在一个单线程中使用一个Selector处理3个Channel的图示：



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。

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