一、Java NIO简介
Java NIO(New IO)是从Java 1.4版本开始引入的一个新的IO API,可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的,但是使用的方式完全不同,NIO支持面向缓冲区的、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作
NIO中的N可以理解为Non-blocking,不单纯是New。
它支持面向缓冲的,基于通道的I/O操作方法。 随着JDK 7的推出,NIO系统得到了扩展,为文件系统功能和文件处理提供了增强的支持。 由于NIO文件类支持的这些新的功能,NIO被广泛应用于文件处理。
二、NIO的特性/NIO与IO区别
IO与NOI的区别
IO |
NIO |
面向流(Stream Oriented) |
面向缓冲区(Buffer Oriented) |
阻塞IO(Blocking IO) |
非阻塞IO(Non Blocking IO) |
(无) |
选择器(Selectors) |
2.1、Channels and Buffers(通道和缓冲区)
IO是面向流的,NIO是面向缓冲区的
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标准的IO编程接口是面向字节流和字符流的。而NIO是面向通道和缓冲区的,数据总是从通道中读到buffer缓冲区内,或者从buffer缓冲区写入到通道中;( NIO中的所有I/O操作都是通过一个通道开始的。)
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Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节,直至读取所有字节,它们没有被缓存在任何地方;
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Java NIO是面向缓存的I/O方法。 将数据读入缓冲器,使用通道进一步处理数据。 在NIO中,使用通道和缓冲区来处理I/O操作。
2.2、Non-blocking IO(非阻塞IO)
IO流是阻塞的,NIO流是不阻塞的。
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Java NIO使我们可以进行非阻塞IO操作。比如说,单线程中从通道读取数据到buffer,同时可以继续做别的事情,当数据读取到buffer中后,线程再继续处理数据。写数据也是一样的。另外,非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道,但不需要等待它完全写入,这个线程同时可以去做别的事情。
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Java IO的各种流是阻塞的。这意味着,当一个线程调用read() 或 write()时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取,或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了
2.3 Selectors(选择器)
NIO有选择器,而IO没有。
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选择器用于使用单个线程处理多个通道。因此,它需要较少的线程来处理这些通道。
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线程之间的切换对于操作系统来说是昂贵的。 因此,为了提高系统效率选择器是有用的。
三、读数据和写数据方式
通常来说NIO中的所有IO都是从 Channel(通道) 开始的。
从通道进行数据读取 :创建一个缓冲区,然后请求通道读取数据。
从通道进行数据写入 :创建一个缓冲区,填充数据,并要求通道写入数据。
数据读取和写入操作图示:
二、NIO核心组件简单介绍
Java NIO 由以下几个核心部分组成:
- Channels
- Buffers
- Selectors
虽然Java NIO 中除此之外还有很多类和组件,一般看来,Channel,Buffer 和 Selector 构成了核心的API。其它组件,如Pipe和FileLock,只不过是与三个核心组件共同使用的工具类。因此,在概述中我将集中在这三个组件上。其它组件会在单独的章节中讲到。
2.1、Channel(通道)
下面是JAVA NIO中的一些主要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。
正如你所看到的,这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO,以及文件IO。
2.2、Buffer(缓冲区)
以下是Java NIO里关键的Buffer实现:
- ByteBuffer
- CharBuffer
- DoubleBuffer
- FloatBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- ShortBuffer
这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的基本数据类型:byte, short, int, long, float, double 和 char。
Java NIO 还有个 MappedByteBuffer,用于表示内存映射文件
2.3、Selector(选择器)
Java NIO提供了“选择器”的概念。这是一个可以用于监视多个通道的对象,如数据到达,连接打开等。因此,单线程可以监视多个通道中的数据。
如果应用程序有多个通道(连接)打开,但每个连接的流量都很低,则可考虑使用它。 例如:在聊天服务器中。
下面是一个单线程中Slector维护3个Channel的示意图:
要使用Selector,得向Selector注册Channel,然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回,线程就可以处理这些事件,事件的例子有如新连接进来,数据接收等。
参考:https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2OTA0Njk0OA==&mid=2247484951&idx=1&sn=0cef67df4b883b198da467c927533316&source=41#wechat_redirect
参考(谷歌搜索排名第一的Java NIO教程:):http://tutorials.jenkov.com/java-nio/channels.html
参考:https://ifeve.com/java-nio-all/
参考:https://www.cnblogs.com/snailclimb/p/9086334.html