Java NIO（New IO）是從Java 1.4版本開(kāi)始引入的一個(gè)新的IO API，可以替代標(biāo)準(zhǔn)的Java IO API。本系列教程將有助于你學(xué)習(xí)和理解Java NIO。

Java NIO提供了與標(biāo)準(zhǔn)IO不同的IO工作方式：

• Channels and Buffers（通道和緩沖區(qū)）：標(biāo)準(zhǔn)的IO基于字節(jié)流和字符流進(jìn)行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和緩沖區(qū)（Buffer）進(jìn)行操作，數(shù)據(jù)總是從通道讀取到緩沖區(qū)中，或者從緩沖區(qū)寫入到通道中。
• Asynchronous IO（異步IO）：Java NIO可以讓你異步的使用IO，例如：當(dāng)線程從通道讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)時(shí)，線程還是可以進(jìn)行其他事情。當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入到緩沖區(qū)時(shí)，線程可以繼續(xù)處理它。從緩沖區(qū)寫入通道也類似。
• Selectors（選擇器）：Java NIO引入了選擇器的概念，選擇器用于監(jiān)聽(tīng)多個(gè)通道的事件（比如：連接打開(kāi)，數(shù)據(jù)到達(dá)）。因此，單個(gè)的線程可以監(jiān)聽(tīng)多個(gè)數(shù)據(jù)通道。

下面就來(lái)詳細(xì)介紹Java NIO的相關(guān)知識(shí)。

1. Java NIO 概述

Java NIO 由以下幾個(gè)核心部分組成：

• Channels
• Buffers
• Selectors

雖然Java NIO 中除此之外還有很多類和組件，但在我看來(lái)，Channel，Buffer 和 Selector 構(gòu)成了核心的API。其它組件，如Pipe和FileLock，只不過(guò)是與三個(gè)核心組件共同使用的工具類。因此，在概述中我將集中在這三個(gè)組件上。其它組件會(huì)在單獨(dú)的章節(jié)中講到。

1.1 Channel 和 Buffer

基本上，所有的 IO 在NIO 中都從一個(gè)Channel 開(kāi)始。Channel 有點(diǎn)象流。 數(shù)據(jù)可以從Channel讀到Buffer中，也可以從Buffer 寫到Channel中。這里有個(gè)圖示：

Channel和Buffer有好幾種類型。下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的實(shí)現(xiàn)：

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

正如你所看到的，這些通道涵蓋了UDP 和 TCP 網(wǎng)絡(luò)IO，以及文件IO。

與這些類一起的有一些有趣的接口，但為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我盡量在概述中不提到它們。本教程其它章節(jié)與它們相關(guān)的地方我會(huì)進(jìn)行解釋。

以下是Java NIO里關(guān)鍵的Buffer實(shí)現(xiàn)：

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

這些Buffer覆蓋了你能通過(guò)IO發(fā)送的基本數(shù)據(jù)類型：byte，short，int，long，float，double 和 char

Java NIO 還有個(gè) Mappedyteuffer，用于表示內(nèi)存映射文件， 我也不打算在概述中說(shuō)明。

1.2 Selector

Selector允許單線程處理多個(gè) Channel。如果你的應(yīng)用打開(kāi)了多個(gè)連接（通道），但每個(gè)連接的流量都很低，使用Selector就會(huì)很方便。例如，在一個(gè)聊天服務(wù)器中。

這是在一個(gè)單線程中使用一個(gè)Selector處理3個(gè)Channel的圖示：

要使用Selector，得向Selector注冊(cè)Channel，然后調(diào)用它的select()方法。這個(gè)方法會(huì)一直阻塞到某個(gè)注冊(cè)的通道有事件就緒。一旦這個(gè)方法返回，線程就可以處理這些事件，事件的例子有如新連接進(jìn)來(lái)，數(shù)據(jù)接收等。

2. Java NIO vs IO

當(dāng)學(xué)習(xí)了Java NIO和IO的API后，一個(gè)問(wèn)題馬上涌入腦海：

我應(yīng)該何時(shí)使用IO，何時(shí)使用NIO呢？在本文中，我會(huì)盡量清晰地解析Java NIO和IO的差異、它們的使用場(chǎng)景，以及它們?nèi)绾斡绊懩拇a設(shè)計(jì)。

2.1 Java NIO和IO的主要區(qū)別

下表總結(jié)了Java NIO和IO之間的主要差別，我會(huì)更詳細(xì)地描述表中每部分的差異。

IONIO

Stream oriented	Buffer oriented
Blocking IO	Non blocking IO
	Selectors

2.2 面向流與面向緩沖

Java NIO和IO之間第一個(gè)最大的區(qū)別是，IO是面向流的，NIO是面向緩沖區(qū)的。 Java IO面向流意味著每次從流中讀一個(gè)或多個(gè)字節(jié)，直至讀取所有字節(jié)，它們沒(méi)有被緩存在任何地方。此外，它不能前后移動(dòng)流中的數(shù)據(jù)。如果需要前后移動(dòng)從流中讀取的數(shù)據(jù)，需要先將它緩存到一個(gè)緩沖區(qū)。 Java NIO的緩沖導(dǎo)向方法略有不同。數(shù)據(jù)讀取到一個(gè)它稍后處理的緩沖區(qū)，需要時(shí)可在緩沖區(qū)中前后移動(dòng)。這就增加了處理過(guò)程中的靈活性。但是，還需要檢查是否該緩沖區(qū)中包含所有您需要處理的數(shù)據(jù)。而且，需確保當(dāng)更多的數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)時(shí)，不要覆蓋緩沖區(qū)里尚未處理的數(shù)據(jù)。

2.3 阻塞與非阻塞IO

Java IO的各種流是阻塞的。這意味著，當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用read() 或 write()時(shí)，該線程被阻塞，直到有一些數(shù)據(jù)被讀取，或數(shù)據(jù)完全寫入。該線程在此期間不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一個(gè)線程從某通道發(fā)送請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù)，但是它僅能得到目前可用的數(shù)據(jù)，如果目前沒(méi)有數(shù)據(jù)可用時(shí)，就什么都不會(huì)獲取。而不是保持線程阻塞，所以直至數(shù)據(jù)變的可以讀取之前，該線程可以繼續(xù)做其他的事情。 非阻塞寫也是如此。一個(gè)線程請(qǐng)求寫入一些數(shù)據(jù)到某通道，但不需要等待它完全寫入，這個(gè)線程同時(shí)可以去做別的事情。 線程通常將非阻塞IO的空閑時(shí)間用于在其它通道上執(zhí)行IO操作，所以一個(gè)單獨(dú)的線程現(xiàn)在可以管理多個(gè)輸入和輸出通道（channel）。

2.4 選擇器（Selectors）

Java NIO的選擇器允許一個(gè)單獨(dú)的線程來(lái)監(jiān)視多個(gè)輸入通道，你可以注冊(cè)多個(gè)通道使用一個(gè)選擇器，然后使用一個(gè)單獨(dú)的線程來(lái)“選擇”通道：這些通道里已經(jīng)有可以處理的輸入，或者選擇已準(zhǔn)備寫入的通道。這種選擇機(jī)制，使得一個(gè)單獨(dú)的線程很容易來(lái)管理多個(gè)通道。

2.5 NIO和IO如何影響應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)

無(wú)論您選擇IO或NIO工具箱，可能會(huì)影響您應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的以下幾個(gè)方面：

• 對(duì)NIO或IO類的API調(diào)用
• 數(shù)據(jù)處理
• 用來(lái)處理數(shù)據(jù)的線程數(shù)

2.5.1 API調(diào)用

當(dāng)然，使用NIO的API調(diào)用時(shí)看起來(lái)與使用IO時(shí)有所不同，但這并不意外，因?yàn)椴⒉皇莾H從一個(gè)InputStream逐字節(jié)讀取，而是數(shù)據(jù)必須先讀入緩沖區(qū)再處理。

2.5.2 數(shù)據(jù)處理

使用純粹的NIO設(shè)計(jì)相較IO設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理也受到影響。

在IO設(shè)計(jì)中，我們從InputStream或 Reader逐字節(jié)讀取數(shù)據(jù)。假設(shè)你正在處理一基于行的文本數(shù)據(jù)流，例如：

該文本行的流可以這樣處理：

InputStream input = … ; // get the InputStream from the client socket BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input)); String nameLine = reader.readLine(); String ageLine = reader.readLine(); String emailLine = reader.readLine(); String phoneLine = reader.readLine();

請(qǐng)注意處理狀態(tài)由程序執(zhí)行多久決定。換句話說(shuō)，一旦reader.readLine()方法返回，你就知道肯定文本行就已讀完， readline()阻塞直到整行讀完，這就是原因。你也知道此行包含名稱；同樣，第二個(gè)readline()調(diào)用返回的時(shí)候，你知道這行包含年齡等。 正如你可以看到，該處理程序僅在有新數(shù)據(jù)讀入時(shí)運(yùn)行，并知道每步的數(shù)據(jù)是什么。一旦正在運(yùn)行的線程已處理過(guò)讀入的某些數(shù)據(jù)，該線程不會(huì)再回退數(shù)據(jù)（大多如此）。下圖也說(shuō)明了這條原則：

而一個(gè)NIO的實(shí)現(xiàn)會(huì)有所不同，下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = inChannel.read(buffer);

注意第二行，從通道讀取字節(jié)到ByteBuffer。當(dāng)這個(gè)方法調(diào)用返回時(shí)，你不知道你所需的所有數(shù)據(jù)是否在緩沖區(qū)內(nèi)。你所知道的是，該緩沖區(qū)包含一些字節(jié)，這使得處理有點(diǎn)困難。

假設(shè)第一次 read(buffer)調(diào)用后，讀入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)只有半行，例如，“Name:An”，你能處理數(shù)據(jù)嗎？顯然不能，需要等待，直到整行數(shù)據(jù)讀入緩存，在此之前，對(duì)數(shù)據(jù)的任何處理毫無(wú)意義。

所以，你怎么知道是否該緩沖區(qū)包含足夠的數(shù)據(jù)可以處理呢？好了，你不知道。發(fā)現(xiàn)的方法只能查看緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。其結(jié)果是，在你知道所有數(shù)據(jù)都在緩沖區(qū)里之前，你必須檢查幾次緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。這不僅效率低下，而且可以使程序設(shè)計(jì)方案雜亂不堪。例如：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = inChannel.read(buffer); while(! bufferFull(bytesRead) ) { bytesRead = inChannel.read(buffer); }

bufferFull()方法必須跟蹤有多少數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)，并返回真或假，這取決于緩沖區(qū)是否已滿。換句話說(shuō)，如果緩沖區(qū)準(zhǔn)備好被處理，那么表示緩沖區(qū)滿了。

bufferFull()方法掃描緩沖區(qū)，但必須保持在bufferFull()方法被調(diào)用之前狀態(tài)相同。如果沒(méi)有，下一個(gè)讀入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)可能無(wú)法讀到正確的位置。這是不可能的，但卻是需要注意的又一問(wèn)題。

如果緩沖區(qū)已滿，它可以被處理。如果它不滿，并且在你的實(shí)際案例中有意義，你或許能處理其中的部分?jǐn)?shù)據(jù)。但是許多情況下并非如此。下圖展示了“緩沖區(qū)數(shù)據(jù)循環(huán)就緒”：

2.6 總結(jié)

NIO可讓您只使用一個(gè)（或幾個(gè)）單線程管理多個(gè)通道（網(wǎng)絡(luò)連接或文件），但付出的代價(jià)是解析數(shù)據(jù)可能會(huì)比從一個(gè)阻塞流中讀取數(shù)據(jù)更復(fù)雜。

如果需要管理同時(shí)打開(kāi)的成千上萬(wàn)個(gè)連接，這些連接每次只是發(fā)送少量的數(shù)據(jù)，例如聊天服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)NIO的服務(wù)器可能是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。同樣，如果你需要維持許多打開(kāi)的連接到其他計(jì)算機(jī)上，如P2P網(wǎng)絡(luò)中，使用一個(gè)單獨(dú)的線程來(lái)管理你所有出站連接，可能是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。一個(gè)線程多個(gè)連接的設(shè)計(jì)方案如下圖所示：

如果你有少量的連接使用非常高的帶寬，一次發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，也許典型的IO服務(wù)器實(shí)現(xiàn)可能非常契合。下圖說(shuō)明了一個(gè)典型的IO服務(wù)器設(shè)計(jì)：

3. 通道（Channel）

Java NIO的通道類似流，但又有些不同：

• 既可以從通道中讀取數(shù)據(jù)，又可以寫數(shù)據(jù)到通道。但流的讀寫通常是單向的。
• 通道可以異步地讀寫。
• 通道中的數(shù)據(jù)總是要先讀到一個(gè)Buffer，或者總是要從一個(gè)Buffer中寫入。

正如上面所說(shuō)，從通道讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，從緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)到通道。如下圖所示：

3.1 Channel的實(shí)現(xiàn)

這些是Java NIO中最重要的通道的實(shí)現(xiàn)：

• FileChannel：從文件中讀寫數(shù)據(jù)
• DatagramChannel：能通過(guò)UDP讀寫網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)
• SocketChannel：能通過(guò)TCP讀寫網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)
• ServerSocketChannel：可以監(jiān)聽(tīng)新進(jìn)來(lái)的TCP連接，像Web服務(wù)器那樣。對(duì)每一個(gè)新進(jìn)來(lái)的連接都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)SocketChannel

3.2 基本的 Channel 示例

下面是一個(gè)使用FileChannel讀取數(shù)據(jù)到Buffer中的示例：

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw"); FileChannel inChannel = aFile.getChannel(); ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = inChannel.read(buf); while (bytesRead != -1) { System.out.println("Read " + bytesRead); buf.flip(); while(buf.hasRemaining()){ System.out.print((char) buf.get()); } buf.clear(); bytesRead = inChannel.read(buf); } aFile.close();

注意 buf.flip() 的調(diào)用，首先讀取數(shù)據(jù)到Buffer，然后反轉(zhuǎn)Buffer,接著再?gòu)腂uffer中讀取數(shù)據(jù)。下一節(jié)會(huì)深入講解Buffer的更多細(xì)節(jié)。

4. 緩沖區(qū)（Buffer）

Java NIO中的Buffer用于和NIO通道進(jìn)行交互。如你所知，數(shù)據(jù)是從通道讀入緩沖區(qū)，從緩沖區(qū)寫入到通道中的。

緩沖區(qū)本質(zhì)上是一塊可以寫入數(shù)據(jù)，然后可以從中讀取數(shù)據(jù)的內(nèi)存。這塊內(nèi)存被包裝成NIO Buffer對(duì)象，并提供了一組方法，用來(lái)方便的訪問(wèn)該塊內(nèi)存。

4.1 Buffer的基本用法

使用Buffer讀寫數(shù)據(jù)一般遵循以下四個(gè)步驟：

• 寫入數(shù)據(jù)到Buffer
• 調(diào)用flip()方法
• 從Buffer中讀取數(shù)據(jù)
• 調(diào)用clear()方法或者compact()方法

當(dāng)向buffer寫入數(shù)據(jù)時(shí)，buffer會(huì)記錄下寫了多少數(shù)據(jù)。一旦要讀取數(shù)據(jù)，需要通過(guò)flip()方法將Buffer從寫模式切換到讀模式。在讀模式下，可以讀取之前寫入到buffer的所有數(shù)據(jù)。

一旦讀完了所有的數(shù)據(jù)，就需要清空緩沖區(qū)，讓它可以再次被寫入。有兩種方式能清空緩沖區(qū)：調(diào)用clear()或compact()方法。clear()方法會(huì)清空整個(gè)緩沖區(qū)。compact()方法只會(huì)清除已經(jīng)讀過(guò)的數(shù)據(jù)。任何未讀的數(shù)據(jù)都被移到緩沖區(qū)的起始處，新寫入的數(shù)據(jù)將放到緩沖區(qū)未讀數(shù)據(jù)的后面。

下面是一個(gè)使用Buffer的例子：

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw"); FileChannel inChannel = aFile.getChannel(); //create buffer with capacity of 48 bytes ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer. while (bytesRead != -1) { buf.flip(); //make buffer ready for read while(buf.hasRemaining()){ System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time } buf.clear(); //make buffer ready for writing bytesRead = inChannel.read(buf); } aFile.close();

4.2 Buffer的capacity、position、limit

緩沖區(qū)本質(zhì)上是一塊可以寫入數(shù)據(jù)，然后可以從中讀取數(shù)據(jù)的內(nèi)存。這塊內(nèi)存被包裝成NIO Buffer對(duì)象，并提供了一組方法，用來(lái)方便的訪問(wèn)該塊內(nèi)存。

為了理解Buffer的工作原理，需要熟悉它的三個(gè)屬性：

• capacity
• position
• limit

position和limit的含義取決于Buffer處在讀模式還是寫模式。不管Buffer處在什么模式，capacity的含義總是一樣的。

這里有一個(gè)關(guān)于capacity，position和limit在讀寫模式中的說(shuō)明，詳細(xì)的解釋在插圖后面。

4.2.1 capacity

作為一個(gè)內(nèi)存塊，Buffer有一個(gè)固定的大小值，也叫“capacity”.你只能往里寫capacity個(gè)byte、long，char等類型。一旦Buffer滿了，需要將其清空（通過(guò)讀數(shù)據(jù)或者清除數(shù)據(jù)）才能繼續(xù)寫數(shù)據(jù)往里寫數(shù)據(jù)。

4.2.2 position

當(dāng)你寫數(shù)據(jù)到Buffer中時(shí)，position表示當(dāng)前的位置。初始的position值為0.當(dāng)一個(gè)byte、long等數(shù)據(jù)寫到Buffer后， position會(huì)向前移動(dòng)到下一個(gè)可插入數(shù)據(jù)的Buffer單元。position最大可為capacity – 1。

當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，也是從某個(gè)特定位置讀。當(dāng)將Buffer從寫模式切換到讀模式，position會(huì)被重置為0。當(dāng)從Buffer的position處讀取數(shù)據(jù)時(shí)，position向前移動(dòng)到下一個(gè)可讀的位置。

4.2.3 limit

在寫模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里寫多少數(shù)據(jù)。 寫模式下，limit等于Buffer的capacity。

當(dāng)切換Buffer到讀模式時(shí)， limit表示你最多能讀到多少數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)切換Buffer到讀模式時(shí)，limit會(huì)被設(shè)置成寫模式下的position值。換句話說(shuō)，你能讀到之前寫入的所有數(shù)據(jù)（limit被設(shè)置成已寫數(shù)據(jù)的數(shù)量，這個(gè)值在寫模式下就是position）

4.3 Buffer的類型

Java NIO 有以下Buffer類型：

• ByteBuffer
• MappedByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

如你所見(jiàn)，這些Buffer類型代表了不同的數(shù)據(jù)類型。換句話說(shuō)，就是可以通過(guò)char，short，int，long，float 或 double類型來(lái)操作緩沖區(qū)中的字節(jié)。

MappedByteBuffer 有些特別，在涉及它的專門章節(jié)中再講。

4.4 Buffer的分配

要想獲得一個(gè)Buffer對(duì)象首先要進(jìn)行分配。 每一個(gè)Buffer類都有一個(gè)allocate方法。下面是一個(gè)分配48字節(jié)capacity的ByteBuffer的例子。

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

這是分配一個(gè)可存儲(chǔ)1024個(gè)字符的CharBuffer：

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

4.5 向Buffer中寫數(shù)據(jù)

寫數(shù)據(jù)到Buffer有兩種方式：

• 從Channel寫到Buffer。
• 通過(guò)Buffer的put()方法寫到Buffer里。

從Channel寫到Buffer的例子

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.

通過(guò)put方法寫B(tài)uffer的例子：

buf.put(127);

put方法有很多版本，允許你以不同的方式把數(shù)據(jù)寫入到Buffer中。例如， 寫到一個(gè)指定的位置，或者把一個(gè)字節(jié)數(shù)組寫入到Buffer。 更多Buffer實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)參考JavaDoc。

flip()方法

flip方法將Buffer從寫模式切換到讀模式。調(diào)用flip()方法會(huì)將position設(shè)回0，并將limit設(shè)置成之前position的值。

換句話說(shuō)，position現(xiàn)在用于標(biāo)記讀的位置，limit表示之前寫進(jìn)了多少個(gè)byte、char等 —— 現(xiàn)在能讀取多少個(gè)byte、char等。

4.5 從Buffer中讀取數(shù)據(jù)

從Buffer中讀取數(shù)據(jù)有兩種方式：

• 從Buffer讀取數(shù)據(jù)到Channel。
• 使用get()方法從Buffer中讀取數(shù)據(jù)。

從Buffer讀取數(shù)據(jù)到Channel的例子：

//read from buffer into channel. int bytesWritten = inChannel.write(buf);

使用get()方法從Buffer中讀取數(shù)據(jù)的例子

byte aByte = buf.get();

get方法有很多版本，允許你以不同的方式從Buffer中讀取數(shù)據(jù)。例如，從指定position讀取，或者從Buffer中讀取數(shù)據(jù)到字節(jié)數(shù)組。更多Buffer實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)參考JavaDoc。

rewind()方法

Buffer.rewind()將position設(shè)回0，所以你可以重讀Buffer中的所有數(shù)據(jù)。limit保持不變，仍然表示能從Buffer中讀取多少個(gè)元素（byte、char等）。

clear()與compact()方法

一旦讀完Buffer中的數(shù)據(jù)，需要讓Buffer準(zhǔn)備好再次被寫入。可以通過(guò)clear()或compact()方法來(lái)完成。

如果調(diào)用的是clear()方法，position將被設(shè)回0，limit被設(shè)置成 capacity的值。換句話說(shuō)，Buffer 被清空了。Buffer中的數(shù)據(jù)并未清除，只是這些標(biāo)記告訴我們可以從哪里開(kāi)始往Buffer里寫數(shù)據(jù)。

如果Buffer中有一些未讀的數(shù)據(jù)，調(diào)用clear()方法，數(shù)據(jù)將“被遺忘”，意味著不再有任何標(biāo)記會(huì)告訴你哪些數(shù)據(jù)被讀過(guò)，哪些還沒(méi)有。

如果Buffer中仍有未讀的數(shù)據(jù)，且后續(xù)還需要這些數(shù)據(jù)，但是此時(shí)想要先先寫些數(shù)據(jù)，那么使用compact()方法。

compact()方法將所有未讀的數(shù)據(jù)拷貝到Buffer起始處。然后將position設(shè)到最后一個(gè)未讀元素正后面。limit屬性依然像clear()方法一樣，設(shè)置成capacity。現(xiàn)在Buffer準(zhǔn)備好寫數(shù)據(jù)了，但是不會(huì)覆蓋未讀的數(shù)據(jù)。

mark()與reset()方法

通過(guò)調(diào)用Buffer.mark()方法，可以標(biāo)記Buffer中的一個(gè)特定position。之后可以通過(guò)調(diào)用Buffer.reset()方法恢復(fù)到這個(gè)position。例如：

buffer.mark(); //call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing. buffer.reset(); //set position back to mark.

equals()與compareTo()方法

可以使用equals()和compareTo()方法兩個(gè)Buffer。

equals()

當(dāng)滿足下列條件時(shí)，表示兩個(gè)Buffer相等：

• 有相同的類型（byte、char、int等）。
• Buffer中剩余的byte、char等的個(gè)數(shù)相等。
• Buffer中所有剩余的byte、char等都相同。

如你所見(jiàn)，equals只是比較Buffer的一部分，不是每一個(gè)在它里面的元素都比較。實(shí)際上，它只比較Buffer中的剩余元素。

compareTo()方法

compareTo()方法比較兩個(gè)Buffer的剩余元素(byte、char等)， 如果滿足下列條件，則認(rèn)為一個(gè)Buffer“小于”另一個(gè)Buffer：

• 第一個(gè)不相等的元素小于另一個(gè)Buffer中對(duì)應(yīng)的元素。
• 所有元素都相等，但第一個(gè)Buffer比另一個(gè)先耗盡(第一個(gè)Buffer的元素個(gè)數(shù)比另一個(gè)少)。

（譯注：剩余元素是從 position到limit之間的元素）

5. 分散Scatter和聚集Gather

Java NIO開(kāi)始支持scatter/gather，scatter/gather用于描述從Channel（譯者注：Channel在中文經(jīng)常翻譯為通道）中讀取或者寫入到Channel的操作。

分散（scatter）從Channel中讀取是指在讀操作時(shí)將讀取的數(shù)據(jù)寫入多個(gè)buffer中。因此，Channel將從Channel中讀取的數(shù)據(jù)“分散（scatter）”到多個(gè)Buffer中。

聚集（gather）寫入Channel是指在寫操作時(shí)將多個(gè)buffer的數(shù)據(jù)寫入同一個(gè)Channel，因此，Channel 將多個(gè)Buffer中的數(shù)據(jù)“聚集（gather）”后發(fā)送到Channel。

scatter / gather經(jīng)常用于需要將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分開(kāi)處理的場(chǎng)合，例如傳輸一個(gè)由消息頭和消息體組成的消息，你可能會(huì)將消息體和消息頭分散到不同的buffer中，這樣你可以方便的處理消息頭和消息體。

5.1 Scattering Reads

Scattering Reads是指數(shù)據(jù)從一個(gè)channel讀取到多個(gè)buffer中。如下圖描述：

代碼示例如下：

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128); ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024); ByteBuffer[] bufferArray = { header, body }; channel.read(bufferArray);

注意buffer首先被插入到數(shù)組，然后再將數(shù)組作為channel.read() 的輸入?yún)?shù)。read()方法按照buffer在數(shù)組中的順序?qū)腸hannel中讀取的數(shù)據(jù)寫入到buffer，當(dāng)一個(gè)buffer被寫滿后，channel緊接著向另一個(gè)buffer中寫。

Scattering Reads在移動(dòng)下一個(gè)buffer前，必須填滿當(dāng)前的buffer，這也意味著它不適用于動(dòng)態(tài)消息(譯者注：消息大小不固定)。換句話說(shuō)，如果存在消息頭和消息體，消息頭必須完成填充（例如 128byte），Scattering Reads才能正常工作。

5.2 Gathering Writes

Gathering Writes是指數(shù)據(jù)從多個(gè)buffer寫入到同一個(gè)channel。如下圖描述：

代碼示例如下：

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128); ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024); //write data into buffers ByteBuffer[] bufferArray = { header, body }; channel.write(bufferArray);

buffers數(shù)組是write()方法的入?yún)?#xff0c;write()方法會(huì)按照buffer在數(shù)組中的順序，將數(shù)據(jù)寫入到channel，注意只有position和limit之間的數(shù)據(jù)才會(huì)被寫入。因此，如果一個(gè)buffer的容量為128byte，但是僅僅包含58byte的數(shù)據(jù)，那么這58byte的數(shù)據(jù)將被寫入到channel中。因此與Scattering Reads相反，Gathering Writes能較好的處理動(dòng)態(tài)消息。

6. 通道之間的數(shù)據(jù)傳輸

在Java NIO中，如果兩個(gè)通道中有一個(gè)是FileChannel，那你可以直接將數(shù)據(jù)從一個(gè)channel（譯者注：channel中文常譯作通道）傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)channel。

6.1 transferFrom()

FileChannel的transferFrom()方法可以將數(shù)據(jù)從源通道傳輸?shù)紽ileChannel中（譯者注：這個(gè)方法在JDK文檔中的解釋為將字節(jié)從給定的可讀取字節(jié)通道傳輸?shù)酱送ǖ赖奈募?#xff09;。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw"); FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel(); RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw"); FileChannel toChannel = toFile.getChannel(); long position = 0; long count = fromChannel.size(); toChannel.transferFrom(position, count, fromChannel);

方法的輸入?yún)?shù)position表示從position處開(kāi)始向目標(biāo)文件寫入數(shù)據(jù)，count表示最多傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)。如果源通道的剩余空間小于 count 個(gè)字節(jié)，則所傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)要小于請(qǐng)求的字節(jié)數(shù)。

此外要注意，在SoketChannel的實(shí)現(xiàn)中，SocketChannel只會(huì)傳輸此刻準(zhǔn)備好的數(shù)據(jù)（可能不足count字節(jié)）。因此，SocketChannel可能不會(huì)將請(qǐng)求的所有數(shù)據(jù)(count個(gè)字節(jié))全部傳輸?shù)紽ileChannel中。

6.2 transferTo()

transferTo()方法將數(shù)據(jù)從FileChannel傳輸?shù)狡渌腸hannel中。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw"); FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel(); RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw"); FileChannel toChannel = toFile.getChannel(); long position = 0; long count = fromChannel.size(); fromChannel.transferTo(position, count, toChannel);

是不是發(fā)現(xiàn)這個(gè)例子和前面那個(gè)例子特別相似？除了調(diào)用方法的FileChannel對(duì)象不一樣外，其他的都一樣。

上面所說(shuō)的關(guān)于SocketChannel的問(wèn)題在transferTo()方法中同樣存在。SocketChannel會(huì)一直傳輸數(shù)據(jù)直到目標(biāo)buffer被填滿。

7. 選擇器（Selector）

Selector（選擇器）是Java NIO中能夠檢測(cè)一到多個(gè)NIO通道，并能夠知曉通道是否為諸如讀寫事件做好準(zhǔn)備的組件。這樣，一個(gè)單獨(dú)的線程可以管理多個(gè)channel，從而管理多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接。

7.1 為什么使用Selector?

僅用單個(gè)線程來(lái)處理多個(gè)Channels的好處是，只需要更少的線程來(lái)處理通道。事實(shí)上，可以只用一個(gè)線程處理所有的通道。對(duì)于操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，線程之間上下文切換的開(kāi)銷很大，而且每個(gè)線程都要占用系統(tǒng)的一些資源（如內(nèi)存）。因此，使用的線程越少越好。

但是，需要記住，現(xiàn)代的操作系統(tǒng)和CPU在多任務(wù)方面表現(xiàn)的越來(lái)越好，所以多線程的開(kāi)銷隨著時(shí)間的推移，變得越來(lái)越小了。實(shí)際上，如果一個(gè)CPU有多個(gè)內(nèi)核，不使用多任務(wù)可能是在浪費(fèi)CPU能力。不管怎么說(shuō)，關(guān)于那種設(shè)計(jì)的討論應(yīng)該放在另一篇不同的文章中。在這里，只要知道使用Selector能夠處理多個(gè)通道就足夠了。

下面是單線程使用一個(gè)Selector處理3個(gè)channel的示例圖：

7.2 Selector的創(chuàng)建

通過(guò)調(diào)用Selector.open()方法創(chuàng)建一個(gè)Selector，如下：

Selector selector = Selector.open();

7.3 向Selector注冊(cè)通道

為了將Channel和Selector配合使用，必須將channel注冊(cè)到selector上。通過(guò)SelectableChannel.register()方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，如下：

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

與Selector一起使用時(shí)，Channel必須處于非阻塞模式下。這意味著不能將FileChannel與Selector一起使用，因?yàn)镕ileChannel不能切換到非阻塞模式。而套接字通道都可以。

注意register()方法的第二個(gè)參數(shù)。這是一個(gè)“interest集合”，意思是在通過(guò)Selector監(jiān)聽(tīng)Channel時(shí)對(duì)什么事件感興趣。可以監(jiān)聽(tīng)四種不同類型的事件：

• Connect
• Accept
• Read
• Write

通道觸發(fā)了一個(gè)事件意思是該事件已經(jīng)就緒。所以，某個(gè)channel成功連接到另一個(gè)服務(wù)器稱為“連接就緒”。一個(gè)server socket channel準(zhǔn)備好接收新進(jìn)入的連接稱為“接收就緒”。一個(gè)有數(shù)據(jù)可讀的通道可以說(shuō)是“讀就緒”。等待寫數(shù)據(jù)的通道可以說(shuō)是“寫就緒”。

這四種事件用SelectionKey的四個(gè)常量來(lái)表示：

• SelectionKey.OP_CONNECT
• SelectionKey.OP_ACCEPT
• SelectionKey.OP_READ
• SelectionKey.OP_WRITE

如果你對(duì)不止一種事件感興趣，那么可以用“位或”操作符將常量連接起來(lái)，如下：

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

在下面還會(huì)繼續(xù)提到interest集合。

7.4 SelectionKey

在上一小節(jié)中，當(dāng)向Selector注冊(cè)Channel時(shí)，register()方法會(huì)返回一個(gè)SelectionKey對(duì)象。這個(gè)對(duì)象包含了一些你感興趣的屬性：

• interest集合
• ready集合
• Channel
• Selector
• 附加的對(duì)象（可選）

下面我會(huì)描述這些屬性。

interest集合

就像向Selector注冊(cè)通道一節(jié)中所描述的，interest集合是你所選擇的感興趣的事件集合。可以通過(guò)SelectionKey讀寫interest集合，像這樣：

int interestSet = selectionKey.interes(); boolean isInterestedInAccept = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT； boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT; boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ; boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

可以看到，用“位與”操作interest 集合和給定的SelectionKey常量，可以確定某個(gè)確定的事件是否在interest 集合中。

ready集合

ready 集合是通道已經(jīng)準(zhǔn)備就緒的操作的集合。在一次選擇(Selection)之后，你會(huì)首先訪問(wèn)這個(gè)ready set。Selection將在下一小節(jié)進(jìn)行解釋。可以這樣訪問(wèn)ready集合：

int readySet = selectionKey.readyOps();

可以用像檢測(cè)interest集合那樣的方法，來(lái)檢測(cè)channel中什么事件或操作已經(jīng)就緒。但是，也可以使用以下四個(gè)方法，它們都會(huì)返回一個(gè)布爾類型：

selectionKey.isAcceptable(); selectionKey.isConnectable(); selectionKey.isReadable(); selectionKey.isWritable();

Channel + Selector

從SelectionKey訪問(wèn)Channel和Selector很簡(jiǎn)單。如下：

Channel channel = selectionKey.channel(); Selector selector = selectionKey.selector();

附加的對(duì)象

可以將一個(gè)對(duì)象或者更多信息附著到SelectionKey上，這樣就能方便的識(shí)別某個(gè)給定的通道。例如，可以附加 與通道一起使用的Buffer，或是包含聚集數(shù)據(jù)的某個(gè)對(duì)象。使用方法如下：

selectionKey.attach(theObject); Object attachedObj = selectionKey.attachment();

還可以在用register()方法向Selector注冊(cè)Channel的時(shí)候附加對(duì)象。如：

SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

7.5 通過(guò)Selector選擇通道

一旦向Selector注冊(cè)了一或多個(gè)通道，就可以調(diào)用幾個(gè)重載的select()方法。這些方法返回你所感興趣的事件（如連接、接受、讀或?qū)?#xff09;已經(jīng)準(zhǔn)備就緒的那些通道。換句話說(shuō)，如果你對(duì)“讀就緒”的通道感興趣，select()方法會(huì)返回讀事件已經(jīng)就緒的那些通道。

下面是select()方法：

int select() int select(long timeout) int selectNow()

select()阻塞到至少有一個(gè)通道在你注冊(cè)的事件上就緒了。

select(long timeout)和select()一樣，除了最長(zhǎng)會(huì)阻塞timeout毫秒(參數(shù))。

selectNow()不會(huì)阻塞，不管什么通道就緒都立刻返回（譯者注：此方法執(zhí)行非阻塞的選擇操作。如果自從前一次選擇操作后，沒(méi)有通道變成可選擇的，則此方法直接返回零。）。

select()方法返回的int值表示有多少通道已經(jīng)就緒。亦即，自上次調(diào)用select()方法后有多少通道變成就緒狀態(tài)。如果調(diào)用select()方法，因?yàn)橛幸粋€(gè)通道變成就緒狀態(tài)，返回了1，若再次調(diào)用select()方法，如果另一個(gè)通道就緒了，它會(huì)再次返回1。如果對(duì)第一個(gè)就緒的channel沒(méi)有做任何操作，現(xiàn)在就有兩個(gè)就緒的通道，但在每次select()方法調(diào)用之間，只有一個(gè)通道就緒了。

selectedKeys()

一旦調(diào)用了select()方法，并且返回值表明有一個(gè)或更多個(gè)通道就緒了，然后可以通過(guò)調(diào)用selector的selectedKeys()方法，訪問(wèn)“已選擇鍵集（selected key set）”中的就緒通道。如下所示：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

當(dāng)像Selector注冊(cè)Channel時(shí)，Channel.register()方法會(huì)返回一個(gè)SelectionKey 對(duì)象。這個(gè)對(duì)象代表了注冊(cè)到該Selector的通道。可以通過(guò)SelectionKey的selectedKeySet()方法訪問(wèn)這些對(duì)象。

可以遍歷這個(gè)已選擇的鍵集合來(lái)訪問(wèn)就緒的通道。如下：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator(); while(keyIterator.hasNext()) { SelectionKey key = keyIterator.next(); if(key.isAcceptable()) { // a connection was accepted by a ServerSocketChannel. } else if (key.isConnectable()) { // a connection was established with a remote server. } else if (key.isReadable()) { // a channel is ready for reading } else if (key.isWritable()) { // a channel is ready for writing } keyIterator.remove(); }

這個(gè)循環(huán)遍歷已選擇鍵集中的每個(gè)鍵，并檢測(cè)各個(gè)鍵所對(duì)應(yīng)的通道的就緒事件。

注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()調(diào)用。Selector不會(huì)自己從已選擇鍵集中移除SelectionKey實(shí)例。必須在處理完通道時(shí)自己移除。下次該通道變成就緒時(shí)，Selector會(huì)再次將其放入已選擇鍵集中。

SelectionKey.channel()方法返回的通道需要轉(zhuǎn)型成你要處理的類型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。

7.6 wakeUp()

某個(gè)線程調(diào)用select()方法后阻塞了，即使沒(méi)有通道已經(jīng)就緒，也有辦法讓其從select()方法返回。只要讓其它線程在第一個(gè)線程調(diào)用select()方法的那個(gè)對(duì)象上調(diào)用Selector.wakeup()方法即可。阻塞在select()方法上的線程會(huì)立馬返回。

如果有其它線程調(diào)用了wakeup()方法，但當(dāng)前沒(méi)有線程阻塞在select()方法上，下個(gè)調(diào)用select()方法的線程會(huì)立即“醒來(lái)（wake up）”。

7.7 close()

用完Selector后調(diào)用其close()方法會(huì)關(guān)閉該Selector，且使注冊(cè)到該Selector上的所有SelectionKey實(shí)例無(wú)效。通道本身并不會(huì)關(guān)閉。

7.7 完整的示例

這里有一個(gè)完整的示例，打開(kāi)一個(gè)Selector，注冊(cè)一個(gè)通道注冊(cè)到這個(gè)Selector上(通道的初始化過(guò)程略去),然后持續(xù)監(jiān)控這個(gè)Selector的四種事件（接受，連接，讀，寫）是否就緒。

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 key = keyIterator.next(); if(key.isAcceptable()) { // a connection was accepted by a ServerSocketChannel. } else if (key.isConnectable()) { // a connection was established with a remote server. } else if (key.isReadable()) { // a channel is ready for reading } else if (key.isWritable()) { // a channel is ready for writing } keyIterator.remove(); } }

8. 文件通道

Java NIO中的FileChannel是一個(gè)連接到文件的通道。可以通過(guò)文件通道讀寫文件。

FileChannel無(wú)法設(shè)置為非阻塞模式，它總是運(yùn)行在阻塞模式下。

8.1 打開(kāi)FileChannel

在使用FileChannel之前，必須先打開(kāi)它。但是，我們無(wú)法直接打開(kāi)一個(gè)FileChannel，需要通過(guò)使用一個(gè)InputStream、OutputStream或RandomAccessFile來(lái)獲取一個(gè)FileChannel實(shí)例。下面是通過(guò)RandomAccessFile打開(kāi)FileChannel的示例：

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw"); FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

8.2 從FileChannel讀取數(shù)據(jù)

調(diào)用多個(gè)read()方法之一從FileChannel中讀取數(shù)據(jù)。如：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = inChannel.read(buf);

首先，分配一個(gè)Buffer。從FileChannel中讀取的數(shù)據(jù)將被讀到Buffer中。

然后，調(diào)用FileChannel.read()方法。該方法將數(shù)據(jù)從FileChannel讀取到Buffer中。read()方法返回的int值表示了有多少字節(jié)被讀到了Buffer中。如果返回-1，表示到了文件末尾。

8.3 向FileChannel寫數(shù)據(jù)

使用FileChannel.write()方法向FileChannel寫數(shù)據(jù)，該方法的參數(shù)是一個(gè)Buffer。如：

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis(); ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); buf.clear(); buf.put(newData.getBytes()); buf.flip(); while(buf.hasRemaining()) { channel.write(buf); }

注意FileChannel.write()是在while循環(huán)中調(diào)用的。因?yàn)闊o(wú)法保證write()方法一次能向FileChannel寫入多少字節(jié)，因此需要重復(fù)調(diào)用write()方法，直到Buffer中已經(jīng)沒(méi)有尚未寫入通道的字節(jié)。

8.4 關(guān)閉FileChannel

用完FileChannel后必須將其關(guān)閉。如：

channel.close();

FileChannel的position方法

有時(shí)可能需要在FileChannel的某個(gè)特定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀/寫操作。可以通過(guò)調(diào)用position()方法獲取FileChannel的當(dāng)前位置。

也可以通過(guò)調(diào)用position(long pos)方法設(shè)置FileChannel的當(dāng)前位置。

這里有兩個(gè)例子：

long pos = channel.position(); channel.position(pos +123);

如果將位置設(shè)置在文件結(jié)束符之后，然后試圖從文件通道中讀取數(shù)據(jù)，讀方法將返回-1 —— 文件結(jié)束標(biāo)志。

如果將位置設(shè)置在文件結(jié)束符之后，然后向通道中寫數(shù)據(jù)，文件將撐大到當(dāng)前位置并寫入數(shù)據(jù)。這可能導(dǎo)致“文件空洞”，磁盤上物理文件中寫入的數(shù)據(jù)間有空隙。

8.5 FileChannel的size方法

FileChannel實(shí)例的size()方法將返回該實(shí)例所關(guān)聯(lián)文件的大小。如：

long fileSize = channel.size();

8.6 FileChannel的truncate方法

可以使用FileChannel.truncate()方法截取一個(gè)文件。截取文件時(shí)，文件將中指定長(zhǎng)度后面的部分將被刪除。如：

channel.truncate(1024);

這個(gè)例子截取文件的前1024個(gè)字節(jié)。

8.7 FileChannel的force方法

FileChannel.force()方法將通道里尚未寫入磁盤的數(shù)據(jù)強(qiáng)制寫到磁盤上。出于性能方面的考慮，操作系統(tǒng)會(huì)將數(shù)據(jù)緩存在內(nèi)存中，所以無(wú)法保證寫入到FileChannel里的數(shù)據(jù)一定會(huì)即時(shí)寫到磁盤上。要保證這一點(diǎn)，需要調(diào)用force()方法。

force()方法有一個(gè)boolean類型的參數(shù)，指明是否同時(shí)將文件元數(shù)據(jù)（權(quán)限信息等）寫到磁盤上。

下面的例子同時(shí)將文件數(shù)據(jù)和元數(shù)據(jù)強(qiáng)制寫到磁盤上：

channel.force(true);

9. Socket 通道

Java NIO中的SocketChannel是一個(gè)連接到TCP網(wǎng)絡(luò)套接字的通道。可以通過(guò)以下2種方式創(chuàng)建SocketChannel：

• 打開(kāi)一個(gè)SocketChannel并連接到互聯(lián)網(wǎng)上的某臺(tái)服務(wù)器。
• 一個(gè)新連接到達(dá)ServerSocketChannel時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)SocketChannel。

9.1 打開(kāi) SocketChannel

下面是SocketChannel的打開(kāi)方式：

SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(); socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com", 80));

9.2 關(guān)閉 SocketChannel

當(dāng)用完SocketChannel之后調(diào)用SocketChannel.close()關(guān)閉SocketChannel：

socketChannel.close();

9.3 從 SocketChannel 讀取數(shù)據(jù)

要從SocketChannel中讀取數(shù)據(jù)，調(diào)用一個(gè)read()的方法之一。以下是例子：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = socketChannel.read(buf);

首先，分配一個(gè)Buffer。從SocketChannel讀取到的數(shù)據(jù)將會(huì)放到這個(gè)Buffer中。

然后，調(diào)用SocketChannel.read()。該方法將數(shù)據(jù)從SocketChannel 讀到Buffer中。read()方法返回的int值表示讀了多少字節(jié)進(jìn)Buffer里。如果返回的是-1，表示已經(jīng)讀到了流的末尾（連接關(guān)閉了）。

9.4 寫入 SocketChannel

寫數(shù)據(jù)到SocketChannel用的是SocketChannel.write()方法，該方法以一個(gè)Buffer作為參數(shù)。示例如下：

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis(); ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); buf.clear(); buf.put(newData.getBytes()); buf.flip(); while(buf.hasRemaining()) { channel.write(buf); }

注意SocketChannel.write()方法的調(diào)用是在一個(gè)while循環(huán)中的。Write()方法無(wú)法保證能寫多少字節(jié)到SocketChannel。所以，我們重復(fù)調(diào)用write()直到Buffer沒(méi)有要寫的字節(jié)為止。

9.5 非阻塞模式

可以設(shè)置 SocketChannel 為非阻塞模式（non-blocking mode）.設(shè)置之后，就可以在異步模式下調(diào)用connect(), read() 和write()了。

connect()

如果SocketChannel在非阻塞模式下，此時(shí)調(diào)用connect()，該方法可能在連接建立之前就返回了。為了確定連接是否建立，可以調(diào)用finishConnect()的方法。像這樣：

socketChannel.configureBlocking(false); socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com", 80)); while(! socketChannel.finishConnect() ){ //wait, or do something else... }

write()

非阻塞模式下，write()方法在尚未寫出任何內(nèi)容時(shí)可能就返回了。所以需要在循環(huán)中調(diào)用write()。前面已經(jīng)有例子了，這里就不贅述了。

read()

非阻塞模式下,read()方法在尚未讀取到任何數(shù)據(jù)時(shí)可能就返回了。所以需要關(guān)注它的int返回值，它會(huì)告訴你讀取了多少字節(jié)。

9.6 非阻塞模式與選擇器

非阻塞模式與選擇器搭配會(huì)工作的更好，通過(guò)將一或多個(gè)SocketChannel注冊(cè)到Selector，可以詢問(wèn)選擇器哪個(gè)通道已經(jīng)準(zhǔn)備好了讀取，寫入等。Selector與SocketChannel的搭配使用會(huì)在后面詳講。

10. ServerSocket 通道

Java NIO中的 ServerSocketChannel 是一個(gè)可以監(jiān)聽(tīng)新進(jìn)來(lái)的TCP連接的通道，就像標(biāo)準(zhǔn)IO中的ServerSocket一樣。ServerSocketChannel類在 java.nio.channels包中。

這里有個(gè)例子：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999)); while(true){ SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); //do something with socketChannel... }

10.1 打開(kāi) ServerSocketChannel

通過(guò)調(diào)用 ServerSocketChannel.open() 方法來(lái)打開(kāi)ServerSocketChannel.如：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

10.2 關(guān)閉 ServerSocketChannel

通過(guò)調(diào)用ServerSocketChannel.close() 方法來(lái)關(guān)閉ServerSocketChannel. 如：

serverSocketChannel.close();

10.3 監(jiān)聽(tīng)新進(jìn)來(lái)的連接

通過(guò) ServerSocketChannel.accept() 方法監(jiān)聽(tīng)新進(jìn)來(lái)的連接。當(dāng) accept()方法返回的時(shí)候，它返回一個(gè)包含新進(jìn)來(lái)的連接的 SocketChannel。因此，accept()方法會(huì)一直阻塞到有新連接到達(dá)。

通常不會(huì)僅僅只監(jiān)聽(tīng)一個(gè)連接，在while循環(huán)中調(diào)用 accept()方法. 如下面的例子：

while(true){ SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); //do something with socketChannel... }

當(dāng)然，也可以在while循環(huán)中使用除了true以外的其它退出準(zhǔn)則。

10.4 非阻塞模式

ServerSocketChannel可以設(shè)置成非阻塞模式。在非阻塞模式下，accept() 方法會(huì)立刻返回，如果還沒(méi)有新進(jìn)來(lái)的連接，返回的將是null。 因此，需要檢查返回的SocketChannel是否是null。如：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999)); serverSocketChannel.configureBlocking(false); while(true){ SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); if(socketChannel != null){ //do something with socketChannel... } }

11. Datagram 通道

Java NIO中的DatagramChannel是一個(gè)能收發(fā)UDP包的通道。因?yàn)閁DP是無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，所以不能像其它通道那樣讀取和寫入。它發(fā)送和接收的是數(shù)據(jù)包。

11.1 打開(kāi) DatagramChannel

下面是 DatagramChannel 的打開(kāi)方式：

DatagramChannel channel = DatagramChannel.open(); channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));

這個(gè)例子打開(kāi)的 DatagramChannel可以在UDP端口9999上接收數(shù)據(jù)包。

11.2 接收數(shù)據(jù)

通過(guò)receive()方法從DatagramChannel接收數(shù)據(jù)，如：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); buf.clear(); channel.receive(buf);

receive()方法會(huì)將接收到的數(shù)據(jù)包內(nèi)容復(fù)制到指定的Buffer. 如果Buffer容不下收到的數(shù)據(jù)，多出的數(shù)據(jù)將被丟棄。

11.3 發(fā)送數(shù)據(jù)

通過(guò)send()方法從DatagramChannel發(fā)送數(shù)據(jù)，如:

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis(); ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); buf.clear(); buf.put(newData.getBytes()); buf.flip(); int bytesSent = channel.send(buf, new InetSocketAddress("jenkov.com", 80));

這個(gè)例子發(fā)送一串字符到”jenkov.com”服務(wù)器的UDP端口80。 因?yàn)榉?wù)端并沒(méi)有監(jiān)控這個(gè)端口，所以什么也不會(huì)發(fā)生。也不會(huì)通知你發(fā)出的數(shù)據(jù)包是否已收到，因?yàn)閁DP在數(shù)據(jù)傳送方面沒(méi)有任何保證。

11.4 連接到特定的地址

可以將DatagramChannel“連接”到網(wǎng)絡(luò)中的特定地址的。由于UDP是無(wú)連接的，連接到特定地址并不會(huì)像TCP通道那樣創(chuàng)建一個(gè)真正的連接。而是鎖住DatagramChannel ，讓其只能從特定地址收發(fā)數(shù)據(jù)。

這里有個(gè)例子:

channel.connect(new InetSocketAddress("jenkov.com", 80));

當(dāng)連接后，也可以使用read()和write()方法，就像在用傳統(tǒng)的通道一樣。只是在數(shù)據(jù)傳送方面沒(méi)有任何保證。這里有幾個(gè)例子：

int bytesRead = channel.read(buf); int bytesWritten = channel.write(but);

12. 管道（Pipe）

Java NIO 管道是2個(gè)線程之間的單向數(shù)據(jù)連接。Pipe有一個(gè)source通道和一個(gè)sink通道。數(shù)據(jù)會(huì)被寫到sink通道，從source通道讀取。

這里是Pipe原理的圖示：

12.1 創(chuàng)建管道

通過(guò)Pipe.open()方法打開(kāi)管道。例如：

Pipe pipe = Pipe.open();

12.2 向管道寫數(shù)據(jù)

要向管道寫數(shù)據(jù)，需要訪問(wèn)sink通道。像這樣：

Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();

通過(guò)調(diào)用SinkChannel的write()方法，將數(shù)據(jù)寫入SinkChannel,像這樣：

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis(); ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); buf.clear(); buf.put(newData.getBytes()); buf.flip(); while(buf.hasRemaining()) { sinkChannel.write(buf); }

12.3 從管道讀取數(shù)據(jù)

從讀取管道的數(shù)據(jù)，需要訪問(wèn)source通道，像這樣：

Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();

調(diào)用source通道的read()方法來(lái)讀取數(shù)據(jù)，像這樣：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = inChannel.read(buf);

read()方法返回的int值會(huì)告訴我們多少字節(jié)被讀進(jìn)了緩沖區(qū)

13. 總結(jié)

本文中說(shuō)了最重要的3個(gè)概念

• Channel 通道
• Buffer 緩沖區(qū)
• Selector 選擇器

其中Channel對(duì)應(yīng)以前的流，Buffer不是什么新東西，Selector是因?yàn)閚io可以使用異步的非堵塞模式才加入的東西。

以前的流總是堵塞的，一個(gè)線程只要對(duì)它進(jìn)行操作，其它操作就會(huì)被堵塞，也就相當(dāng)于水管沒(méi)有閥門，你伸手接水的時(shí)候，不管水到了沒(méi)有，你就都只能耗在接水（流）上。

nio的Channel的加入，相當(dāng)于增加了水龍頭（有閥門），雖然一個(gè)時(shí)刻也只能接一個(gè)水管的水，但依賴輪換策略，在水量不大的時(shí)候，各個(gè)水管里流出來(lái)的水，都可以得到妥善接納，這個(gè)關(guān)鍵之處就是增加了一個(gè)接水工，也就是Selector，他負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)，也就是看哪根水管有水了的話，在當(dāng)前水管的水接到一定程度的時(shí)候，就切換一下：臨時(shí)關(guān)上當(dāng)前水龍頭，試著打開(kāi)另一個(gè)水龍頭（看看有沒(méi)有水）。

當(dāng)其他人需要用水的時(shí)候，不是直接去接水，而是事前提了一個(gè)水桶給接水工，這個(gè)水桶就是Buffer。也就是，其他人雖然也可能要等，但不會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)等，而是回家等，可以做其它事去，水接滿了，接水工會(huì)通知他們。

這其實(shí)也是非常接近當(dāng)前社會(huì)分工細(xì)化的現(xiàn)實(shí)，也是統(tǒng)分利用現(xiàn)有資源達(dá)到并發(fā)效果的一種很經(jīng)濟(jì)的手段，而不是動(dòng)不動(dòng)就來(lái)個(gè)并行處理，雖然那樣是最簡(jiǎn)單的，但也是最浪費(fèi)資源的方式。

原文鏈接：http://www.iteye.com/magazines/132-Java-NIO

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java NIO 系列教程的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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