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Java NIO 的原理以及实例

在Java1.4之前的I/O系统中，提供的都是面向流的I/O系统，系统一次一个字节地处理数据，一个输入流产生一个字节的数据，一个输出流消费一个字节的数据，面向流的I/O速度非常慢，而在Java 1.4中推出了NIO，这是一个面向块的I/O系统，系统以块的方式处理处理，每一个操作在一步中产生或者消费一个数据库，按块处理要比按字节处理数据快的多。

NIO中的三个重要概念，通道，缓冲区，选择器

• 通道

  • 类似于流，但是可以异步的读取数据(流只能同步写入)，通道是双向的，（流是单向的），通道的数据是要先读到一个buffer或者从一个buffer写入，即通道与buffer进行数据交互。
    通道类型
    
    • FileChannnel : 从文件中读写数据(比较特殊，可以与通道进行数据交互，不能切换到非阻塞模式，套接字通道可以接换到非阻塞模式)
    • DatagramChannnel : 能通过UDP读写网络中的数据
    • SocketChannel : 能通过TCP读取网络中的数据
    • ServerSocketChannnel : 可以监听新进来的TCP连接，想web服务器那样，对每一个进来的连接都会创建一个SocketChannel

• 缓冲区:本质上是一块可以存储数据的内存，被封装成了buffer对象而已!

  • 缓冲区类型

    • ByteBuffer　　
    • MappedByteBuffer　用于表示内存映射文件　
    • CharBuffer　　
    • DoubleBuffer　　
    • FloatBuffer　　
    • IntBuffer　　
    • LongBuffer　　
    • ShortBuffer

  • 常用方法

    • allocate() - 分配一块缓冲区　　
    • put() - 向缓冲区写数据
    • get() - 向缓冲区读数据　　
    • filp() - 将缓冲区从写模式切换到读模式　　
    • clear() - 从读模式切换到写模式，不会清空数据，但后续写数据会覆盖原来的数据，即使有部分数据没有读，也会被遗忘；　　
    • compact() - 从读数据切换到写模式，数据不会被清空，会将所有未读的数据copy到缓冲区头部，后续写数据不会覆盖，而是在这些数据之后写数据
    • mark() - 对position做出标记，配合reset使用
    • reset() - 将position置为标记值　　　　
      缓冲区的一些属性：
    • capacity - 缓冲区大小，无论是读模式还是写模式，此属性值不会变；
    • position - 写数据时，position表示当前写的位置，每写一个数据，会向下移动一个数据单元，初始为0；最大为capacity - 1,切换到读模式时，position会被置为0，表示当前读的位置
    • limit - 写模式下，limit 相当于capacity 表示最多可以写多少数据，切换到读模式时，limit 等于原先的position，表示最多可以读多少数据。　

• 选择器:相当于一个观察者，用来监听通道感兴趣的事件，一个选择器可以绑定多个通道

  • 通道向选择器注册时，需要指定感兴趣的事件，选择器支持以下事件：
    
    • SelectionKey.OP_CONNECT
    • SelectionKey.OP_ACCEPT
    • SelectionKey.OP_READ
    • SelectionKey.OP_WRITE　　
  • 如果你对不止一种事件感兴趣，那么可以用“位或”操作符将常量连接起来，如下：
    
    • int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;
      　　通道向选择器注册时，会返回一个 SelectionKey对象，具有如下属性
    • interest集合
    • ready集合　　
    • Channel　　
    • Selector
    • 附加的对象（可选）　　
      　　用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量，可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。
      　　ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后，你会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合：
      　　int readySet = selectionKey.readyOps();
      　　也可以使用以下四个方法获取已就绪事件，返回值为boolean：
      selectionKey.isAcceptable();
      selectionKey.isConnectable();
      selectionKey.isReadable();
      selectionKey.isWritable();
      　　可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上，即记录在附加对象上，方法如下：
      selectionKey.attach(theObject);
      Object attachedObj = selectionKey.attachment();
      　　可以通过选择器的select方法获取是否有就绪的通道；
      ○ int select()　　
      ○ int select(long timeout)　　
      ○ int selectNow()
      　　返回值表示上次执行select之后，就绪通道的个数。　
      　　可以通过selectedKeySet获取已就绪的通道。返回值是SelectionKey 的集合，处理完相应的通道之后，需要removed 因为Selector不会自己removed