Java NIO笔记：NIO介绍

Posted 2020-09-22 cynchanpin

        Java NIO即Java Non-blocking IO(Java非堵塞I/O)，由于是在Jdk1.4之后添加的一套新的操作I/O工具包，所以通常会被叫做Java New IO。NIO是为提供I/O吞吐量而专门设计。其卓越的性能甚至能够与C媲美。

NIO是通过Reactor模式的事件驱动机制来达到Non blocking的，那么什么是Reactor模式呢？Reactor翻译成中文是“反应器”，就是我们将事件注冊到Reactor中，当有对应的事件发生时，Reactor便会告知我们有哪些事件发生了。我们再依据详细的事件去做对应的处理。

        程序的性能非常大程度上是受到I/O限制的，所以有非常多人会说程序的性能瓶颈就在I/O上也毫不为过。以下这张图显示了I/O对程序吞吐量的影响

        由上图可见I/O对程序的吞吐率有着决定性的因素。

        Java中旧的IO接口。对文件操作仅仅能一个字节一个字节或一行一行的读，对Socket IO会堵塞，能够为每个Socket创建一个Thread，可是这种系统开销和资源浪费都太大，不是合理选择；而NIO对Socket IO能够实现非堵塞，能够用单线程管理多个通道。而且NIO有了缓冲区的概念，无论是File IO还是Socket IO都是在和Buffer相互读取。看下图

所以NIO能够先将通道数据读到缓冲区中再进行操作。避免了逐字节或逐行读取的性能开销。

        NIO有三个核心模块：Selector(选择器)、Channel(通道)、Buffer(缓冲区)，另外java.nio.charsets包下新增的字符集类也是nio一个重要的模块。但个人认为不算是NIO的核心，仅仅是一个供NIO核心类使用的工具类。

Selector同意单个线程处理多个Channel，相比旧的IO为防止堵塞而为每个Channel创建一个Thread来说。性能高出许多。仅仅用SelectableChannel才干注冊到Selector。单线程处理多个Channel例如以下图

将Channel注冊到Selector中。轮询调用select()。这种方法会堵塞，当注冊的某个通道准备好要进行IO操作时，这个便返回已选择键的个数，此时通过selectedKeys获得已选择的键。就能够进行相关的IO操作了；选择键(SelectionKey)是用来连接Selector和Channel。将在兴许解说。

Channel主要有：FileChannel、ServerSocketChannel、SocketChannel、DatagramChannel，这四种通道涵盖了文件IO、TCP套接字IO、UDP数据报IO。

Buffer主要有：ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer，涵盖了IO操作的基本数据类型。