NIO

什么是 NIO

java NIO是在JDK1.4 开始使用的，它既可以说成新 I/O （new io），也可以说成非阻塞 I/O（no-blocking io），NIO弥补了原来 I/O 的不足，它在标准java代码中提供了高速的 、面向块的 I/O 。

和BIO的区别

BIO:一个连接一个线程、面向流、流是阻塞的（当一个线程调用read(),或者write()时,该线程被阻塞，直至数据被读或者写完，期间该线程不能干任何事情）
NIO:一个请求一个线程、面向缓冲区、非阻塞（事件驱动，客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用
器轮询到连接有 I/O 请求时才启动一个线程进行处理）

NIO 三大核心组件

Selector(选择器)

也可以称为 “ 轮询代理器”、“事件订阅器”等。
java NIO的选择器允许一个单独线程来监视多个输入管道，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操作这个选择器，进而选择通道：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。
应用程序将向 Selector 对象注册需要它关注的 Channel，以及具体的某一个 Channel 会 对哪些 IO 事件感兴趣。Selector 中也会维护一个“已经注册的 Channel”的容器。

Channel （管道）

管道，建立的一个应用程序和操作系统交互事件、传递内容的管道（连接操作系统），既然是和操作系统进行内容传递，那么说明应用程序可以通过管道读取数据，也可以通过管道向操作系统写数据，而且可以同时进行读写。

1. 所有被 Selector（选择器）注册的通道，只能是继承了 SelectableChannel 类的子类。
2. ServerSocketChannel：应用服务器程序的监听通道。只有通过这个通道，应用程序才 能向操作系统注册支持“多路复用 IO”的端口监听。同时支持 UDP 协议和 TCP 协议。
3. ScoketChannel：TCP Socket 套接字的监听通道，一个 Socket 套接字对应了一个客户 端 IP：端口 到 服务器 IP：端口的通信连接。

buffer 缓冲区（下篇单独介绍）

Buffer 用于和 NIO 通道进行交互。数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入到通道中的。 以写为例，应用程序都是将数据写入缓冲，再通过通道把缓冲的数据发送出去，读也是一样， 数据总是先从通道读到缓冲，应用程序再读缓冲的数据。 缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存（ 其实就是数组）。 这块内存被包装成 NIO Buffer 对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。

SelectionKey

什么是SelectionKey

SelectionKey是一个抽象类，表示selectableChannel在Selector中注册的标识.每个Channel 向 Selector 注册时,都将会创建一个 SelectionKey。SelectionKey 将 Channel 与 Selector 建立了 关系,并维护了 channel 事件。
可以通过 cancel 方法取消键，取消的键不会立即从 selector 中移除，而是添加到 cancelledKeys 中，在下一次 select 操作时移除它，所以在调用某个 key 时,需要使用 isValid 进行 校验。

SelectionKey 类型和就绪条件

在向 Selector 对象注册感兴趣的事件时，JAVA NIO 共定义了四种：OP_READ、OP_WRITE、 OP_CONNECT、OP_ACCEPT（定义在 SelectionKey 中），分别对应读、写、请求连接、接受 连接等网络 Socket 操作。

操作类型	就绪条件及说明
OP_READ	当操作系统读缓冲区有数据可读时就绪。并非时刻都有数据可读，所 以一般需要注册该操作，仅当有就绪时才发起读操作，有的放矢，避免浪 费 CPU。
OP_WRITE	当操作系统写缓冲区有空闲空间时就绪。一般情况下写缓冲区都有空 闲空间，小块数据直接写入即可，没必要注册该操作类型，否则该条件不 断就绪浪费 CPU；但如果是写密集型的任务，比如文件下载等，缓冲区很 可能满，注册该操作类型就很有必要，同时注意写完后取消注册。
OP_CONNECT	当 SocketChannel.connect()请求连接成功后就绪。该操作只给客户端 使用。
OP_ACCEPT	当接收到一个客户端连接请求时就绪。该操作只给服务器使用。

服务端和客户端分别感兴趣的类型

ServerSocketChannel 和 SocketChannel 可以注册自己感兴趣的操作类型，当对应操作类 型的就绪条件满足时 OS 会通知 channel，
下表描述各种 Channel 允许注册的操作类型，Y 表 示允许注册，其中服务器 SocketChannel 指由服务器 ServerSocketChannel.accept()返回的对象。

项目	OP_READ	OP_WRITE	OP_CONNECT	OP_ACCEPT
服务器 ServerSocketChannel				Y
服务器 SocketChannel	Y	Y
客户端 SocketChannel	Y	Y	Y

1. 服务器启动 ServerSocketChannel，关注 OP_ACCEPT 事件
2. 客户端启动 SocketChannel，连接服务器，关注 OP_CONNECT 事件
3. 服务器接受连接，启动一个服务器的 SocketChannel，这个 SocketChannel 可以关注 OP_READ、OP_WRITE 事件，一般连接建立后会直接关注 OP_READ 事件
4. 客户端这边 SocketChannel 发现连接建立后，可以关注 OP_READ、OP_WRITE 事件，一般是需要客户端需要发送数据了才关注 OP_READ 事件
5. 连接建立后客户端与服务器端开始相互发送消息（读写），根据实际情况来关注OP_READ、 OP_WRITE 事件