Java NIO 总结

NIO与原IO的区别

原来的IO和NIO最大的区别在于数据打包和传输的方式。原来的IO是基于流的方式处理数据，而NIO是基于块的方式处理数据。

NIO适用于使用少数线程处理大量连接的情况

Java NIO的核心

Channels

Buffers

Selectors

Java NIO通过事件驱动的方式监听消息，实际上是采用了Reactor模式。各部分的关系如图：

Channel

重要的实现

1. FileChannel：无法设置为非阻塞模式，总是运行在阻塞模式下

2. DatagramChannel：收发UDP数据包的通道

3. SocketChannel：TCP连接客户端通道，可以设置为非阻塞

4. ServerSocketChannel：TCP连接服务端通道，可以设置为非阻塞

特点

1. 既可以从通道中读数据到缓冲区，也可以从缓冲区中写数据到通道；通道支持异步的读写

2. 支持Buffer的Scatter和Gather操作

Buffer

重要的实现

1. 八种中基本数据类型的Buffer

2. MappedByteBuf，用于表示内存映射文件，直接内存方式，速度比较快

特点

1. Buffer的读、写模式是相互对立的，进行反转需要调用flip()方法

2. Buffer的工作原理：capacity，limit，position，需要了解读和写情况下的意义

Selectors

一个Selector能够检测多个Channel

Channel需要在Selector上注册自己感兴趣的事件，事件主要有：Connect，Accept，Read，Write

调用Selector的select方法阻塞等待Channel上的特定事件就绪

select()返回准备就绪的通道个数，调用selector.selectedKeys()返回已经准备就绪的事件

在Selector的open方法中，会根据不同的操作系统提供不同的内部实现，如果是Linux操作系统，则使用Poll(kernel < 2.6)、epoll(kernel > 2.6)；如果是window操作系统，则是select，如果是Unix，则是kqueue

Selector的唤醒底层实现

Selector在open()的时候，会建立一个Pipe，通过Pipe实现唤醒。具体参考《Nio Selector阻塞唤醒原理》

1. Window下不支持使用Pipe，所以通过两个连接的SocketChannel实现了Pipe，通过本地地址127.0.0.1自己连接自己

2. Linux下则直接使用系统的Pipe进行通信。

Java NIO的缺点

需要自己处理半包和粘包问题。当从通道中读数据到缓冲区的时候，我们并不知道缓冲区中的内容是否是一个完整的包，需要自己手动的进行处理。

这些问题可以通过Netty进行解决