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這篇文章主要介紹了Java中NIO的示例分析，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。
I/O模型的本質是用什么樣的通道進行數據的發送和接收，很大程度上決定了程序通信的性能。
Java共支持三種網絡編程模型：BIO、NIO、AIO
BIO：同步并阻塞，服務實現模式為一個連接一個線程，即客戶端有一個連接請求時，服務端就需要啟動一個線程進行處理。
NIO： 同步非阻塞，服務器實現模式為一個線程處理多個請求連接，即客戶端發送的請求都會注冊到多路復用器上，多路復用器輪詢到連接有I/O請求就進行處理。
AIO：異步非阻塞，AIO引入異步通道的概念，采用了Proactor模式，簡化了程序編寫，有效的請求才啟動線程，它的特點是先由操作系統完成后才通知服務端。
BIO方式適用于連接數目比較小且固定的架構，這種方式對服務器資源要求比較高， 并發局限于應用中，JDK1.4以前的唯一選擇，但程序簡單易理解。
NIO方式適用于連接數目多且連接比較短（輕操作）的架構，比如聊天服務器，彈幕 系統，服務器間通訊等。編程比較復雜，JDK1.4開始支持。
AIO方式使用于連接數目多且連接比較長（重操作）的架構，比如相冊服務器，充分 調用OS參與并發操作，編程比較復雜，JDK7開始支持
服務器端啟動一個ServerSocket；
客戶端啟動Socket對服務器進行通 信，默認情況下服務器端需要對每 個客戶 建立一個線程與之通訊；
客戶端發出請求后, 先咨詢服務器 是否有線程響應，如果沒有則會等 待，或者被拒絕；
如果有響應，客戶端線程會等待請 求結束后，在繼續執行；
NIO 有三大核心部分：Selector(選擇器)、Channel(通道)、Buffer(緩沖區)。
NIO是面向緩沖區，或者說面向塊編程，數據讀取到一個 它稍后處理的緩沖區，需要時可在緩沖區中前后移動，這就 增加了處理過程中的靈活性，使用它可以提供非阻塞式的高伸縮性網絡。
HTTP2.0使用了多路復用的技術，做到同一個連接并發處理多個請求，而且并發請求 的數量比HTTP1.1大了好幾個數量級。
簡而言之，NIO可以一個線程處理多個請求。
BIO 以流的方式處理數據,而 NIO 以塊的方式處理數據,塊 I/O 的效率比流 I/O 高很多；
BIO 是阻塞的，NIO 則是非阻塞的；
BIO基于字節流和字符流進行操作，而 NIO 基于 Channel(通道)和 Buffer(緩沖區)進 行操作，數據總是從通道讀取到緩沖區中，或者從緩沖區寫入到通道中。Selector(選擇器)用于監聽多個通道的事件（比如：連接請求，數據到達等），因 此使用單個線程就可以監聽多個客戶端通道。
流程圖說明：
Selector 對應一個線程， 一個線程對應多個channel(連接)；
該圖反應了有三個channel 注冊到 該selector //程序；
每個channel 都會對應一個Buffer；
程序切換到哪個channel 是有事件決定的, Event 就是一個重要的概念；
Selector 會根據不同的事件，在各個通道上切換；
Buffer 就是一個內存塊 ， 底層是有一個數組；
數據的讀取寫入是通過Buffer, 這個和BIO , BIO 中要么是輸入流，或者是 輸出流, 不能雙向，但是NIO的Buffer 是可以讀也可以寫, 需要 flip 方法切換；
channel 是雙向的, 可以返回底層操作系統的情況, 比如Linux ， 底層的操作系統 通道就是雙向的；
緩沖區本質上是一個可以讀寫數據的內存塊，可以理解成是一個 容器對象(含數組)，該對象提供了一組方法，可以更輕松地使用內存塊，，緩沖區對 象內置了一些機制，能夠跟蹤和記錄緩沖區的狀態變化情況。Channel 提供從文件、 網絡讀取數據的渠道，但是讀取或寫入的數據都必須經由 Buffer。
在 NIO 中，Buffer 是一個頂層父類，它是一個抽象類。
ByteBuffer，存儲字節數據到緩沖區；
ShortBuffer，存儲字符串數據到緩沖區；
CharBuffer，存儲字符數據到緩沖區；
IntBuffer，存儲整數數據到緩沖區；
LongBuffer，存儲長整型數據到緩沖區；
DoubleBuffer，存儲小數到緩沖區；
FloatBuffer，存儲小數到緩沖區；
mark：標記
position：位置，下一個要被讀或寫的元素的索引， 每次讀寫緩沖區數據時都會改變改值， 為下次讀寫作準備。
limit：表示緩沖區的當前終點，不能對緩沖區 超過極限的位置進行讀寫操作。且極限 是可以修改的
capacity：容量，即可以容納的最大數據量；在緩 沖區創建時被設定并且不能改變。
JDK1.4時，引入的api
public final int capacity( )//返回此緩沖區的容量
public final int position( )//返回此緩沖區的位置
public final Buffer position (int newPositio)//設置此緩沖區的位置
public final int limit( )//返回此緩沖區的限制
public final Buffer limit (int newLimit)//設置此緩沖區的限制
public final Buffer mark( )//在此緩沖區的位置設置標記
public final Buffer reset( )//將此緩沖區的位置重置為以前標記的位置
public final Buffer clear( )//清除此緩沖區, 即將各個標記恢復到初始狀態，但是數據并沒有真正擦除, 后面操作會覆蓋
public final Buffer flip( )//反轉此緩沖區
public final Buffer rewind( )//重繞此緩沖區
public final int remaining( )//返回當前位置與限制之間的元素數
public final boolean hasRemaining( )//告知在當前位置和限制之間是否有元素
public abstract boolean isReadOnly( );//告知此緩沖區是否為只讀緩沖區
JDK1.6時引入的api
public abstract boolean hasArray();//告知此緩沖區是否具有可訪問的底層實現數組
public abstract Object array();//返回此緩沖區的底層實現數組
public abstract int arrayOffset();//返回此緩沖區的底層實現數組中第一個緩沖區元素的偏移量
public abstract boolean isDirect();//告知此緩沖區是否為直接緩沖區
（1）NIO的通道類似于流
通道可以同時進行讀寫，而流只能讀或者只能寫；
通道可以實現異步讀寫數據
通道可以從緩沖讀數據，也可以寫數據到緩沖
（2）BIO 中的 stream 是單向的，例如 FileInputStream 對 象只能進行讀取數據的操作，而 NIO 中的通道 (Channel)是雙向的，可以讀操作，也可以寫操作。
（3）Channel在NIO中是一個接口
（4）常用的 Channel 類有：FileChannel、 DatagramChannel、ServerSocketChannel 和 SocketChannel。ServerSocketChanne 類似 ServerSocket , SocketChannel 類似 Socket。
（5）FileChannel 用于文件的數據讀寫， DatagramChannel 用于 UDP 的數據讀寫， ServerSocketChannel 和 SocketChannel 用于 TCP 的數據讀寫。
FileChannel主要用來對本地文件進行 IO 操作，常見的方法有：
read，從通道讀取數據并放到緩沖區中
write，把緩沖區的數據寫到通道中
transferFrom，從目標通道 中復制數據到當前通道
transferTo，把數據從當 前通道復制給目標通道
ByteBuffer 支持類型化的put 和 get, put 放入的是什么數據類型，get就應該使用 相應的數據類型來取出，否則可能有 BufferUnderflowException 異常。
可以將一個普通Buffer 轉成只讀Buffer。
NIO 還提供了 MappedByteBuffer， 可以讓文件直接在內存（堆外的內存）中進 行修改， 而如何同步到文件由NIO 來完成。
NIO 還支持 通過多個 Buffer (即 Buffer 數組) 完成讀寫操作，即 Scattering 和 Gathering。
Java 的 NIO，用非阻塞的 IO 方式。可以用一個線程，處理多個的客戶端連 接，就會使用到Selector(選擇器)。
Selector 能夠檢測多個注冊的通道上是否有事件發生，如果有事件發生，便獲取事件然 后針對每個事件進行相應的處理。這樣就可以只用一個單線程去管理多個 通道，也就是管理多個連接和請求。
只有在 連接/通道 真正有讀寫事件發生時，才會進行讀寫，就大大地減少 了系統開銷，并且不必為每個連接都創建一個線程，不用去維護多個線程。
避免了多線程之間的上下文切換導致的開銷。
open();//得到一個選擇器對象
select(long timeout);//監控所有注冊的通道，當其 中有 IO 操作可以進行時，將 對應的 SelectionKey 加入到內部集合中并返回，參數用來 設置超時時間
selectedKeys();//從內部集合中得 到所有的 SelectionKey。
NIO中的 ServerSocketChannel功能類似ServerSocket，SocketChannel功能類 似Socket。
package com.nezha.guor.nio;import java.io.IOException;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.*;import java.util.Iterator;public class NioServer {
private Selector selector;
private ServerSocketChannel serverSocketChannel;
private static final int PORT = 8080;
public NioServer() {
try {
//獲得選擇器
selector = Selector.open();
serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
//綁定端口
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
//設置非阻塞模式
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
//將該ServerSocketChannel 注冊到selector
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}catch (IOException e) {
System.out.println("NioServer error:"+e.getMessage());
}
}
public void listen() {
System.out.println("監聽線程啟動: " + Thread.currentThread().getName());
try {
while (true) {
int count = selector.select();
if(count > 0) {
//遍歷得到selectionKey集合
Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = iterator.next();
if(key.isAcceptable()) {
SocketChannel sc = serverSocketChannel.accept();
sc.configureBlocking(false);
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
System.out.println(sc.getRemoteAddress() + " 上線 ");
}
//通道發送read事件，即通道是可讀的狀態
if(key.isReadable()) {
getDataFromChannel(key);
}
//當前的key 刪除，防止重復處理
iterator.remove();
}
} else {
System.out.println("等待中");
}
}
}catch (Exception e) {
System.out.println("listen error:"+e.getMessage());
}
}
private void getDataFromChannel(SelectionKey key) {
SocketChannel channel = null;
try {
channel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int count = channel.read(buffer);
//根據count的值做處理
if(count > 0) {
String msg = new String(buffer.array());
System.out.println("來自客戶端: " + msg);
//向其它的客戶端轉發消息(排除自己)
sendInfoToOtherClients(msg, channel);
}
}catch (IOException e) {
try {
System.out.println(channel.getRemoteAddress() + " 離線了");
//取消注冊
key.cancel();
}catch (IOException ex) {
System.out.println("getDataFromChannel error:"+ex.getMessage());
}
}finally {
try {
channel.close();
}catch (IOException ex) {
System.out.println("channel.close() error:"+ex.getMessage());
}
}
}
//轉發消息給其它客戶(通道)
private void sendInfoToOtherClients(String msg, SocketChannel self ) throws IOException{
System.out.println("服務器轉發消息中...");
System.out.println("服務器轉發數據給客戶端線程: " + Thread.currentThread().getName());
//遍歷 所有注冊到selector 上的 SocketChannel,并排除 self
for(SelectionKey key: selector.keys()) {
Channel targetChannel = key.channel();
//排除自己
if(targetChannel instanceof SocketChannel && targetChannel != self) {
SocketChannel dest = (SocketChannel)targetChannel;
//將信息存儲到buffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
//將buffer數據寫入通道
dest.write(buffer);
}
}
}
public static void main(String[] args) {
//創建服務器對象
NioServer nioServer = new NioServer();
nioServer.listen();
}}package com.nezha.guor.nio;import java.io.IOException;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.SelectionKey;import java.nio.channels.Selector;import java.nio.channels.SocketChannel;import java.util.Iterator;import java.util.Scanner;public class NioClient {
private final int PORT = 8080; //服務器端口
private Selector selector;
private SocketChannel socketChannel;
private String username;
public NioClient() throws IOException {
selector = Selector.open();
socketChannel = socketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", PORT));
//設置非阻塞
socketChannel.configureBlocking(false);
//將channel注冊到selector
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
username = socketChannel.getLocalAddress().toString().substring(1);
System.out.println(username + " is ok...");
}
//向服務器發送消息
public void sendInfo(String info) {
info = username + " 說：" + info;
try {
socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(info.getBytes()));
}catch (IOException e) {
System.out.println("sendInfo error:"+e.getMessage());
}
}
//讀取從服務器端回復的消息
public void readInfo() {
try {
int readChannels = selector.select();
if(readChannels > 0) {
Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = iterator.next();
if(key.isReadable()) {
//得到相關的通道
SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
//得到一個Buffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
//讀取
sc.read(buffer);
//把讀到的緩沖區的數據轉成字符串
String msg = new String(buffer.array());
System.out.println(msg.trim());
}
}
iterator.remove(); //刪除當前的selectionKey, 防止重復操作
} else {
System.out.println("沒有可以用的通道...");
}
}catch (Exception e) {
System.out.println("readInfo error:"+e.getMessage());
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
NioClient nioClient = new NioClient();
new Thread() {
public void run() {
while (true) {
nioClient.readInfo();
try {
Thread.currentThread().sleep(2000);
}catch (InterruptedException e) {
System.out.println("sleep error:"+e.getMessage());
}
}
}
}.start();
//發送數據給服務器端
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (scanner.hasNextLine()) {
nioClient.sendInfo(scanner.nextLine());
}
}}
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