2023-09-23  阅读(207)
原文作者:李林超 原文地址:https://www.lilinchao.com/archives/2074.html

[TOC]

前言

Java NIO有两种解释:

  • 一种叫非阻塞IO(Non-blocking I/O)
  • 另一种叫新的IO(New I/O)

其实两种概念也是相同的。

一、概述

Java NIO是从Java1.4版本开始引入的一个新的IO API,可以代替标准的IO API。

NIO与原来的IO有同样的作用和目的,但是使用的方式完全不同, NIO支持面向缓冲区的,基于通道的IO操作 。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

NIO有三大核心部分

  • Channel(通道)
  • Buffer(缓冲区)
  • Selector(选择器)

二、Java NIO与BIO的区别

  • BIO以流的方式处理数据,而NIO以块的方式处理数据,块IO的效率比流IO高很多;
  • BIO是阻塞的,NIO则是非阻塞的;
  • BIO基于字节流和字符流进行操作,而NIO基于Channel(通道)和Buffer(缓冲区)进行操作,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择器)用于监听多个通道的事件(比如:连接请求,数据到达等),因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道;
  • BIO是单向的,如:InputStream, OutputStream;而 NIO是双向的 ,既可以用来进行读操作,又可以用来进行写操作。

三、NIO三大核心原理

3.1 Buffer(缓冲区)

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,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,相比较直接对数组的操作,Buffer API更加容易操作和管理。

3.2 Channel(通道)

Java NIO的通道类似流,但又有些不同: 既可以从通道中读取数据,又可以写数据到通道。但流的(input或output)读写通常是单向的。通道可以非阻塞读取和写入通道,也可以支持读取或写入缓冲区,同时支持异步地读写。

常见的 Channel 有

  • FileChannel
  • DatagramChannel
  • SocketChannel
  • ServerSocketChannel

3.3 Selector(选择器)

Selector是一个Java NIO组件,可以能够检查一个或多个NIO通道,并确定哪些通道已经准备好进行读取或写入。一个单独的线程可以管理多个channel,从而管理多个网络连接。

202309232223170091.png

  • 每个Channel都会对应一个Buffer
  • 一个线程对应Selector,一个Selector对应多个Channel(连接)
  • 程序切换到那个Channel是由事件决定的
  • Selector会根据不同的事件,在各个通道上切换
  • Buffer就是一个内存块,底层是一个数组
  • 数据的读取写入是通过Buffer完成的,BIO中要么是输入流,或者是输出流,不能双向,但是NIO的Buffer时可以读也可以写
  • Channel负责传输,Buffer负责存取数据

四、缓冲区Buffer

一个用于特定基本数据类型的容器。由 Java NIO包定义的,所有缓冲区都是Buffer抽象类的子类。Java NIO中的Buffer主要用于与NIO通道进行交互,数据是从通道读入缓冲区,从缓冲区写入通道中的

202309232223183912.png

Buffer类及其子类

Buffer就像一个数组,可以保存多个相同类型的数据。根据数据类型不同,有以下Buffer常用子类:

  • ByteBuffer

    • MappedByteBuffer
    • DirectByteBuffer
    • HeapByteBuffer
  • ShortBuffer

  • IntBuffer

  • LongBuffer

  • FloatBuffer

  • DoubleBuffer

  • CharBuffer

上述Buffer类 他们都采用相似的方法进行管理数据,只是各自管理的数据类型不同而已。都是通过如下方法获取一个Buffer对象:

    //创建一个容量为capacity的xxxBuffer对象
    static xxxBuffer allocate(int capacity);
    	|
    	|
        |
    IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(10);

Buffer中的重要概念

  • **容量(capacity):**创建后不能更改,且容量不能为负;

  • **限制(limit):**表示缓冲区中可以操作数据的大小。缓冲区的限制不能为负,并且不能大于其容量;

    写入模式,限制等于buffer的容量。读取模式下,limit等于写入的数据量

  • **位置(position):**下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为负,并且不能大于其限制;

  • **标记(mark)与重置(reset):**标记是一个索引,通过Buffer中的mark()方法指定Buffer中一个特定的position,之后可以通过调用reset()方法恢复到这个position。

附参考原文链接地址:

https://www.cnblogs.com/LongDa666/p/14433408.html

阅读全文
  • 点赞