为什么NIO性能好？

最新推荐文章于 2025-05-23 10:20:09 发布

原创最新推荐文章于 2025-05-23 10:20:09 发布 · 936 阅读

CC 4.0 BY-SA版权

本文介绍了Java NIO的核心API，包括Channels、Buffers、Selectors等。Channels像管道，可实现数据在通道与缓冲区间传输；Buffers是缓冲区，用于数据处理；Selectors能让单线程处理多个Channel。还详细阐述了Channel、Selector、Buffer的特性、实现及用法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

简介

核心API：

Channels:channel像一种管道，数据可以从channel到Buffer，其主要实现FileChannel（文件读取数据）、DatagramChannel(UDP读取数据)、SocketChannel（TCP读取数据）、ServiceSocketChannel（监听TCP连接）
Buffers:缓冲区，一次性把数据读到缓冲区，通过Channel进行数据处理，其主要实现ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer
Selectors：处理器，可以运行单个线程处理多个Channel

工具类：

Pipe：两个线程之间的单向数据连接，有一个sources通道和sink通道、数据会被写到sink通道、从source通道读取
FileLock:只有一个进程可以拿到文件锁

详解

Channel

特性

即可从通道中读取数据、也可以写数据到通道
通道可以异步读写
通道中的数据总要先读到一个buffer、或者总要写入一个buffer

实现

FileChannel

无法设置为非阻塞模式，它总是运行在阻塞模式下

读数据：

RandomAccessFile:打开文件

file.getChannel():获取FileChannel实例

ByteBuffer.allocate（1024）：设置一个缓冲区

inChannel.read（）：从fileChannel中读取数据到Buffer，如果是-1，表示文件到了末尾

buffer.flip()：将Buffer从写模式切换到读模式

buffer.hasRemaining()：是否达到缓冲区上界

buffer.compact()：清空缓冲区

inChannel.close()：关闭通道

    public static void main(String[] args) {
        RandomAccessFile file;
        try {
            file = new RandomAccessFile("D:\\aaa.txt", "rw");
            FileChannel inChannel = file.getChannel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            while(true) {
                int count = inChannel.read(buffer);
                if (count <= -1) {
                    break;
                }
                buffer.flip();
                while (buffer.hasRemaining()) {
                    char ch = (char) buffer.get();
                    System.out.print(ch);
                }
                buffer.compact();
                inChannel.close();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

写数据：

buffer.put:设置数据

inChannel.write（buffer）：向通道中写数据，需要循环调用，因为无法保证write（）方法一次向FileChannel写入多少个字节

public static void main(String[] args) {
        RandomAccessFile file;
        try {
            String data = "hello fileChannel";
            file = new RandomAccessFile("D:\\aaa.txt", "rw");
            FileChannel inChannel = file.getChannel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            buffer.clear();
            buffer.put(data.getBytes());
            buffer.flip();
            while(buffer.hasRemaining()) {
                inChannel.write(buffer);
            }
            inChannel.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

DatagramChannel

DatagramChannel是一个能收发UDP包的通道。因为UDP是无连接的网络协议，所以不能像其它通道那样读取和写入。它发送和接收的是数据包。

接收数据

DatagramChannel.open():打开通道

channel.receive（）：接收数据

public static void main(String[] args) {
        DatagramChannel channel;
        try {
            channel = DatagramChannel.open();
            channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
            buffer.clear();
            channel.receive(buffer);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

发送数据

channel.send（）：发送数据

public static void main(String[] args) {
        DatagramChannel channel;
        try {
            channel = DatagramChannel.open();
            channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
            String data = "hello DatagramChannel ";
            ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
            buf.clear();
            buf.put(data.getBytes());
            buf.flip();
            int bytesSent = channel.send(buf, new InetSocketAddress("ccc.com", 80));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

SocketChannel

读数据

SocketChannel.open():打开socketChannel通道

socketChannel.connect：连接socket地址

public static void main(String[] args) {
        SocketChannel socketChannel;
        try {
            socketChannel = SocketChannel.open();
            socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://cc.com", 80));
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
            int bytesRead = socketChannel.read(buffer);
            socketChannel.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

写数据

public static void main(String[] args) {
        SocketChannel socketChannel;
        RandomAccessFile file;
        try {
            String data = "hello fileChannel";
            file = new RandomAccessFile("D:\\aaa.txt", "rw");
            socketChannel = SocketChannel.open();
            socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://cc.com", 80));
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            buffer.clear();
            buffer.put(data.getBytes());
            buffer.flip();
            while(buffer.hasRemaining()) {
                socketChannel.write(buffer);
            }
            socketChannel.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

Selector

创建

调用open创建一个Selector

Selectorselector=Selector.open();

注册通道

Channel必须处于非阻塞模式下，FileChannel是阻塞模式不能与Selector一起使用

channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.OP_READ);

示例

selector.select():阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了

selectedKeys()：访问注册的channel

public static void main(String[] args) {
        SocketChannel channel;
        try {
            channel = SocketChannel.open();
            channel.connect(new InetSocketAddress("http://cc.com", 80));
            Selector selector = Selector.open();
            channel.configureBlocking(false);
            SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
            while(true) {
                int readyChannels = selector.select();
                if(readyChannels == 0) continue;
                Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
                Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
                while(keyIterator.hasNext()) {  
                    SelectionKey key1 = (SelectionKey) keyIterator.next();
                            if(key1.isAcceptable()) {
                            } else if (key1.isConnectable()) {
                            } else if (key1.isReadable()) {
                            } else if (key1.isWritable()) {
                            }
                    keyIterator.remove();
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }

Buffer

基本用法

写入数据到buffer
调用flip()方法，写模式切换到读模式
从buffer中读取数据
调用clear或者compact清楚数据

capacity,position和limit

capacity：内存块，固定大小，满了之后需要清楚数据之后才能写数据
position：当前位置，初始值为0，当一个byte、long等数据写到Buffer后， position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity – 1。
limit：写模式下可以控制buffer写多少数据，读模式下控制读多少数据