NIO

简述

三大核心组件：通道（channel），缓冲区（buffer），选择器（selector）

传统IO针对字节流或字符流进行操作，NIO基于channel和buffer进行操作，数据从通道channel读取到缓冲区buffer，或从缓冲区buffer写入到通道channel中。Selector用于监听多个通道的事件（打开连接，数据就绪），因此单个线程可以监听多个通道。

与IO的区别

IO                 NIO

面向流      面向缓冲区

阻塞        非阻塞

--            选择器

通道（Channel）

 既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的读写通常是单向的。

通道可以异步地读写。

通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。

channel的实现

FileChannel：从文件中读写数据。

DatagramChannel：能通过UDP读写网络中的数据。

SocketChannel：能通过TCP读写网络中的数据。

ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

缓冲区（Buffer）

常见类型:MappedByteBuffer  CharBuffer  DoubleBuffer  FloatBuffer  IntBuffer  LongBuffer  ShortBuffer

读写步骤：

1.写入数据到Buffer（记录写入多少数据）

2.调用flip()方法（开始读取，模式切换。写--读）

3.从Buffer中读取数据

4.调用clear()方法或者compact()方法（清空缓冲区）

Buffer重要属性：

capacity：作为一个内存块，Buffer有一个固定的大小值，也叫“capacity”.你只能往里写capacity个byte、long，char等类型。一旦Buffer满了，需要将其清空（通过读数据或者清除数据）才能继续写数据往里写数据。

position：写数据时，表示当前位置，初始值=0，最大值为capacity-1；当数据写入到buffer时，position会向前移动到可插入数据的buffer区；

读取数据时，也是从某个特定位置读取。当buffer从写切换到读模式下，position会重置为0，当从buffer的position处读取数据时，position会向前移动到下一个可读位置。

limit：写模式下，表示最多能往buffer离写多少数据，limit等于buffer的capacity的大小。

   读模式下，表示你最多能去取到的数据。当切换buffer到读模式时，limit==写模式下的position。

分散（Scatter）:从channel中读取操作时将数据写入到多个buffer中

聚集（Gather）：写入操作时，将多个buffer中的数据聚集后发送到同一个channel中。

选择器（Selector）

是NIO中能够检测到一到多个通道，并且知道通道是否为类似读写事件做好准备的组件。  允许单线程处理多个通道

为了将Channel和Selector配合使用，必须将channel注册到selector上。通过SelectableChannel.register()方法实现。一起使用适合，channel必须处于非阻塞模式下，FileChannel不能切换到非阻塞模式，套接字通道都可以。 

1、connect：客户端连接服务端事件，对应值为SelectionKey.OP_CONNECT

2、accept：服务端接收客户端连接事件，对应值为SelectionKey.OP_ACCEPT

3、read：读事件，对应值为SelectionKey.OP_READ

4、write：写事件，对应值为SelectionKey.OP_WRITE

当向Selector注册Channel时，register()方法会返回一个SelectionKey对象，该对象有以下属性：

interest集合：通过SelectionKey可以读写到该集合

ready集合：通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后，你会首先访问这个ready set

Channel

Selector

附加的对象（可选）

通过Selector选择通道，可调用重载的select（）方法：返回读事件已经就绪的 通道，返回的int值表示通道就绪数

int select()：阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。

int select(long timeout)：和select()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)

int selectNow()：不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回

一旦调用select()方法，且返回值表明了有就绪通道，可通过selectedKeys（）方法访问已选择的就绪通道。Set selectedKeys = selector.selectedKeys();  

wakeUp() ：处理阻塞在select（）上的线程

close() ：用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector，且使注册到该Selector上的所有SelectionKey实例无效。通道本身并不会关闭。