一、NIO简介
BIO是基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道和缓冲区进行操作的，数据总是从通道中读取到缓冲区，或者从缓冲区写入到通道中。
BIO是阻塞式的，而NIO是非阻塞式的，读写的效率要更加地高。
二、Channel
Channel有点类似BIO中的流的概念，但是比流要强大地多，主要体现在以下方面：
- 可以支持数据双向流动；
- 可以异步地读写；
- 总是和Buffer进行数据交互；
Channel有以下几个基本类型：
- FileChannel，用于文件IO，无法设置为非阻塞方式；
- DatagramChannel，用于UDP的网络IO；
- SocketChannel，用于TCP的网络IO；
- ServerSocketChannel，用于监听TCP的网络IO，并创建SocketChannel；
关于Channel的使用，给出如下一个简单的示例，将test1中的内容使用channel和buffer拷贝到test2文件中：
public static void main(String[] args) throws IOException {
RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("test1.txt", "rw");
RandomAccessFile raf2 = new RandomAccessFile("test2.txt", "rw");
FileChannel fc1 = raf1.getChannel();
FileChannel fc2 = raf2.getChannel();
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(100);
// 将文件内容通过channel读到buffer中
log.info("读取字节个数为：{}", fc1.read(bb));
// 反转buffer的状态,由写状态变为读状态
bb.flip();
// 从buffer中将内容读出到channel中
fc2.write(bb);
// buffer中的数据已经写出，但是本身内容还存在，需要清空
bb.clear();
fc1.close();
fc2.close();
raf1.close();
raf2.close();
}
除此之外，我们还可以直接将数据从一个channer传输到另外一个channel中。
三、Buffer
buffer本质上是一块可以读写数据的缓存，一般遵循以下的使用步骤：
- 写入数据到buffer;
- 调用flip方法切换到读模式；
- 从buffer中读取数据；
- 调用clear方法清空整个缓冲区，或者调用compact方法清除已经都去过的数据；
在buffer中有如下几个重要的属性需要掌握：
- capacity，标识缓冲区buffer的字节总大小量；
- position，在写模式下，初始值为0，写完后，切换为读模式，则该值被重置为0；
- limit，在写模式下，等同于capacity，在读模式下，代表已经写入字节数的总量；
Buffer基本类型：
- ByteBuffer
- CharBuffer
- DoubleBuffer
- FloatBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- ShrotBuffer
这些类型基本上涵盖了你能通过IO发送的数据类型。
channel和buffer之间的读写关系并不是严格的一对一关系，可以通过scatter方式将一个channel中的数据写入多个buffer之中，也可以通过gather方式将多个buffer中的数据读取到一个channel中。
四、Selector
一个Selector线程能注册多个Channel，并对它们进行（非）阻塞式地监听，任意一个Channel有事件就绪，Selector就将该事件交给对应的业务线程进行处理，Selector继续对注册的Channel进行监听。
我们这里以服务端的一个实现来介绍Selector多路复用器的使用：
@Slf4j
public class Test001 {
private static final Boolean RUNNING_FLAG = Boolean.TRUE;
private static Integer connectCount = 0;
private static ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
private static byte[] bytes = new byte[1024];
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建Selector
Selector selector = Selector.open();
// 创建channnel
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// channel设置非阻塞方式
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 绑定监听端口
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8000));
// channel注册到selector中，并设置为连接接收模式
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
// selector会一直循环获取就绪状态的channel
while(RUNNING_FLAG){
// 获取所有就绪状态的channel
selector.select();
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
// 循环处理所有就绪的channel
Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
while(iterator.hasNext()){
SelectionKey currentKey = iterator.next();
// 当前正在处理的channel需要移除，避免再次处理
iterator.remove();
// 业务逻辑，对channel进行处理
handleServerSocketChannel(currentKey, selector);
}
}
// 需要结束程序时，关闭selector即可，其上注册的所有channel资源会自动关闭
selector.close();
}
private static void handleServerSocketChannel(SelectionKey key, Selector selector) throws IOException {
if (key.isAcceptable()){
ServerSocketChannel serverSocketChannel = (ServerSocketChannel)key.channel();
// 为新的接入请求创建一个channel
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
// 同样设置非阻塞方式
socketChannel.configureBlocking(false);
// channel注册到selector中，并设置为可读模式
SelectionKey selectionKey = socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
// 设置当前连接请求channel的编号
selectionKey.attach(++connectCount);
} else if(key.isReadable()){
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel)key.channel();
socketChannel.read(buffer);
// 缓冲区由写模式切换为读模式
buffer.flip();
// 获取客户端发送的内容
buffer.get(bytes);
log.info("客户端发送的消息为：{}", new String(bytes, "UTF-8"));
buffer.clear();
// 缓冲区由读模式切换为写模式
buffer.flip();
// 将需要返回给客户端的内容写入buffer
buffer.put("服务端成功接收！".getBytes());
socketChannel.write(buffer);
}
}
}
五、总结
在实际的开发实践中，很少有人直接使用NIO，因为它使用起来比较复杂，而且在linux上还存在Bug，比如epoll的空轮询导致CPU100%的问题；而且重复造轮子会导致开发效率底下，无法保证程序的质量，所以大家都倾向于使用基于NIO实现的中间件工具，比如Netty。
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