Java NIO 介绍

1. NIO API 是对 1.3 版 I/O 特性的补充而非取代
2. 新的 I/O 特性主要包含在 java.nio 软件包及其子包中，并被命 名为 New I/O（NIO）
3. 主要用来提升 Java 应 用程序的 I/O 效率

Java NIO 的背景

Java 的劣势源于其最大的优势：一次编写，到处运行。Java 需要运行于虚拟机（即 JVM）之 上，为了保证 Java 字节码在各种 JVM 部署平台上运行效果一致，作些妥协是必须的.

虽然 Java 有一套完备的 I/O 类，但迄今 为止还只是针对通用特性，通常位于高端抽象层，横跨各种操作系统。这些 I/O 类主要面向流数 据，经常为了处理个别字节或字符，就要执行好几个对象层的方法调用。

传统Java I/O将不同的 I/O 对象组合到一起，提供了高度的灵活性，但需要处理 大量数据时，却可能对执行效率造成致命伤害。I/O 的终极目标是效率，而高效的 I/O 往往又无法 与对象形成一一对应的关系。高效的 I/O 往往意味着您要选择从 A 到 B 的最短路径，而执行大量 I/O 操作时，复杂性毁了执行效率。

当移动大量数据时，这些 I/O 类可 伸缩性不强，也没有提供当今大多数操作系统普遍具备的常用 I/O 功能，如文件锁定、非块 I/O、 就绪性选择和内存映射。这些特性对实现可伸缩性是至关重要的，对保持与非 Java 应用程序的正 常交互也可以说是必不可少的，尤其是在企业应用层面，而传统的 Java I/O 机制却没有模拟这些通用 I/O 服务。

Java 规范请求#51 （JSR 51, http://jcp.org/jsr/detail/51.jsp）包含了对高速、可伸缩 I/O 特性的详尽描述，借助这一特性，底层操作系统的 I/O 性能可以得到更好发挥, 这些促成了Java NIO的诞生。

随着 Merlin 的发布，操作系统强大的 I/O 特性终于可以借助 Java 提供的工具得到充分发挥。 论及 I/O 性能，Java 再也不逊于任何一款编程语言。

预备知识

1.缓冲区(Buffers)

新的Buffer类是常规Java类和通道之间的纽带。原始数据元素组成的固定长度数组，封装在包含状态信息的对象中，存入缓冲区。缓冲区提供了一个会合点：通道即可提取放在缓冲区中的数据， 也可以向缓冲区存入数据供读取。此外，还有一种特殊类型的缓冲区，用于内存映射文件。

2.通道(Channels)

NIO 新引入的最重要的抽象是通道的概念。Channel对象模拟了通道连接，通道既可以是单向的（进或出），也可以是双向的(进和出)。可以把通道想象成连接缓冲区和I/O服务的捷径。

3. 文件锁定和内存映射文件(File locking and memory-mapped files)

新的FileChannel类包含在java.nio.channels包内，提供了许多面向文件的新特性，其中最有趣的两个是文件锁定和内存映射文件。

在多个进程协同工作的情况下，要协调各个进程对共享数据的访问，文件锁定是必不可少的工 具。

将文件映射到内存，这样在您看来，磁盘上的文件数据就像是在内存中一样。这利用了操作系 统的虚拟内存功能，无需在内存中实际保留一份文件的拷贝，就可实现文件内容的动态高速缓存。

4. 套接字（Sockets）

套接字通道类为使用网络套接字实现交互提供了新方法。套接字通道可工作于非块模式，并可 与选择器一同使用。因此，多个套接字可实现多路传输，管理效率也比 java.net 提供的传统套 接字更高。

三个新套接字通道，即 ServerSocketChannel、SocketChannel 和 DatagramChannel。

5. 选择器（Selectors）

选择器可实现就绪性选择。 Selector 类提供了确定一或多个通道当前状态的机制。 使用选择 器，借助单一线程，就可对数量庞大的活动 I/O 通道实施监控和维护。

6. 字符集（Character sets）

java.nio.charsets 提供了新类用于处理字符与字节流之间的映射关系。您可以对字符转
换映射方式进行选择，也可以自己创建映射。

参考文献

1. Java NIO (OReilly出版社)