NIO- no_block IO 或者叫NewIO JAVA 1.4引入的

1 、NIO和BIO的区别

1.1、面向流和面向缓存

• IO是面向流的，没有缓存去，所以如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将他缓存到一个缓存区。
• NIO是面向缓存区

1.2、阻塞与非阻塞

• java 的IO是阻塞模式的，当一个线程调用read()或者是write的时候，线程会被阻塞，
• NIO非阻塞模式，是一个线程从某个通道发送请求读取数据，但是仅仅能得到目前可用的数据。如果目前没有可用的数据的时候，就什么都不会获取，而不是保持线性阻塞，没有获取到想要的信息的时候可以干其他的事情。所以一个单独的线程可以管理多个输入和输出的通道。

1.3、Select

• NIO允许一个单独的线程来监视多个输入通道。可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来选择通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。

2、selector

selector选择器，轮训代理器，事件订阅器，channel容器管理器

应用程序将select对象注册需要它关注的Channel，以及具体的某一个Channel会对哪些IO事件感兴趣，Selector中也会维护一个已经注册的Channel的容器。

3、Channels

通道，被建立的一个应用程序和操作系统交互事件，传递内容的渠道，注意是连接到操作系统的 程序可以通过通道读取数据，也可以通过通道向操作系统写数据，而且可以同时进行读写。

• 所有被select注册的通道，只能是继承了selectableChanne l类的子类
• ServerSocketChannel应用服务器程序的兼听监听通道。只有通过这个通道，程序才能向操组系统注册支持’多路复用IO的端口监听。同时支持UDP，TCP。
• SocketChannel TCPSocket套接字的监听通道，一个Socekt对应了一个客户端的IP，端口到服务器IP端口的通信连接

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

4、SelectionKey

select对象注册感兴趣的事件的时候，JAVA NIO共定义了四种 OP_READ、OP_WRITE、OP_CONNECT、 OP_ACCEPT

• 服务器启动ServerSocketChannel关注OP_ACCEPT事件
• 客户端启动SocketChannel连接服务器，关注OP_CONNECT事件
• 服务器接受连接，启动一个服务器的SocketChannel，这个SocketChannel可以关注OP_READ OP_WRITE事件，一般连接后会直接关注OP_READ事件
• 客户端这边的客户端SOCKETCHANNEL发现连接建立之后，可以关注OP_READ OP_WRITE事件，一般需要客户端发送数据了才会关注OP_READ事件

四、Buffer

用来和NIO通道进行交互，数据是从通道读入缓存区，缓存去写入到通道中的。以写为例：应用程序都是将数据写入缓存，在通过通道把数据发出去，读也是一样的。缓存本质上就是一个可以写入数据，然后可以读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer的对象，提供了一组方法，用来方便的访问这块内存。

1、重要属性

1. capacity

内存卡，Buffer又一个固定的大小，就是capacity，一旦满了，需要清空（读数据，清除数据） 才能继续往里写数据。

2. position

   当你写数据到Buffer中的时候，position表示当前的位置，初始position值是0.当一个byte, long,等数据写到Buffer后，position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity-1。读取数据的时候，也是也是从一个特定的位置开始读，Buffer写模式换成读模式的时候，position会重置成0档从Buffer的postion处读取数据的时候，position向前移动到下一个可读到位置。

3. limit

   写模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少的数据。写模式下，limit等于Buffer的capacity

   读模式下，Buffer到读模式的时候，limit表示你最多能读多少数据。切换Buffer到读模式的时候，limit会被设置成写模式的下的position值。你能读到之前写入的所有的数据。

2、Buffer的分配

想要活的一个Buffer对象首先要进行分配，每一个Buffer类都有allocate方法，可以在堆上分配，也可以直接内存上分配。

ByteBuffer buf = ByteByffer.allocate(48);//分配48字节的
CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

把一个byte数组或者是byte数组的一部分包装成ByteBuffer

ByteBuffer wrap(byte[] array)
ByteBuffer wrap(butep[] array,int office,int length); 

HeapByteBuffer 和DirectByteBuffer原理上，前者可以看出分配的buffer是在heap区域的，其实真正的flush到远程的时候，会先复制到直接内存，再做下一步操作。

NIO框架下，很多框架会采用DirectByteBuffer来操作，这样内存不再是heap上，而是操作在系统的C heap上，经过性能测试，可以得到非常快的网络交互。大量的网络交互下，一般速度会比HeapByteBuffer快速好几倍。

直接内存（Di re c t M e me o r y）并不是虚拟机运行时候数据区的一部分，也不是java虚拟机规范中定义的内存区域。这部分内存频繁的被使用，也可以导致OurOfMemoryError出现。NIO可以使用Native函数库直接分配对外内存，然后通过一个存储在java堆里边的DirectByteBuffer对象作为这个内存的应用进行处理

>1 堆外内存优缺点

相比较堆内内存有几个优势：

1. 减少了垃圾回收的工作，因为垃圾回收会暂停其他的工作。
2. 加快了复制的速度。省略了堆内flush到远程的时候，先复制到直接内存的过程；

不好的一面

1. 难以控制，如果内存泄露，很难排查
2. 不适合存储很复杂的对象，一般简单的对象或者是扁平化的比较合适。

>2 直接内存（堆外内存）与堆内存的比较

​ 直接内存申请空间耗费更多的性能。频繁处理的时候这一点很明显

​ 直接内存IO速度性能优于普通内存。多次读写操作的情况下，差异明显

3、Buffer的读写

1. 向Buffer中写数据

两种方式：

• 读取Channel写到Buffer。

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

• 通过Buffer的put()方法到Buffer里

  buf.put(127);
flip()方法：
  flip方法将Buffer从写模式切换到读模式，调用flip会将position改为0并将limit，设置成之前position的值。

2. 从Buffer中读取数据

• 从Buffer读取数据写入到Channel

• 使用get方法从Buffer中读取数据。

  int bytesWritten = inChannel.write(buf);//从Buffer读取数据到Channel
  bute aByte =buf.get();//从Buffer读取数据到Channel
  

使用Buffer读写数据常见步骤

1. 写入数据到Buffer
2. 调用flip()方法
3. 从Buffer中读取数据
4. 调用clear()方法或者 compact()方法,清除掉缓存中的数据。

• clear()方法：position将被设回0 limit被设置成capacity的值，换句话说Buffer被清空了，Buffer中的数据并未清除。如果Buffer中又一些未读的数据，调用clear()方法，数据将被遗忘，以为不再有任何标记会告诉你哪些数据被读过，哪些还没有。

  如果Buffer中仍然有未读的数据，且后续还需要这些数据，但是此时想要先写些数据，那么使用conpact方法。

• compact()方法将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处，，然后将position设置到最后一个未读元素正后面，limit属性依然像clear()方法一样，设置成capacity。现在Buffer准备好些数据了，但是不会覆盖未读的数据。

• equals()与compareTo()方法：比较两个Buffer

• equals满足下列条件是，表示两个Buffer相等：

  • 有相同的类型（byte char int）
  • Buffer中剩余的byte，char等的个数
  • Buffer中所有剩余的byte，char等都相同。

• compareTo()方法：

  compareTo方法比较两个Buffer的剩余元素，如果满足下列条件，认为一个Buffer小于另一个Buffer

  1. 第一个不相等的元素小于另一个Buffer中对应的元素。
  2. 所有元素都相等，但第一个Buffer比另一个先耗尽，第一个Buffer的元素个数比另一个少。