NIO

从jdk1.4开始，java就提供了NIO，所以再用io是多么不知耻啊。

Channel和Buffer是NIO中的两个核心对象。

Channel是通道的意思，NIO中所有数据都需要通过Channel传输，

Buffer可以理解为一个容器，它的本质是一个数组，发送到Channel中的数据以及从Channel中读取的数据，都必须先放到Buffer中。

Buffer是个抽象类，常用子类有ByteBuffer，此外，除boolean之外的六个原始类型都有对应的Buffer类，如ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer、CharBuffer。这些Buffer子类内部都有一个相应类型的数组，如ByteBuffer内部有一个byte数组，CharBuffer内部有一个char数组。Buffer子类都没有提供public的构造方法，只可以通过allocate开头的静态方法或者wrap静态方法生成Buffer实例。

public static ByteBuffer allocate(int capacity)：返回一个HeapByteBuffer实例，capacity值为capacity，limit值也为capacity，position值为0。

ByteBuffer还有一个MappedByteBuffer子类，表示Channel将文件的部分或全部内容映射到内存中后得到的结果，通常由Channel的map()方法返回。

在Buffer中有三个重要的概念：容量(capacity)、界限(limit)、位置(position)。

capacity：Buffer的容量表示该Buffer最多能存储多少数据。容量在Buffer实例创建后不可改变。可以通过Buffer的capacity()实例方法查看capacity。

limit：位于界限之后的数据既不可读，也不可写。可以通过Buffer的limit()实例方法查看limit。

position：记录指针。可以通过Buffer的position()实例方法查看position。

Buffer的主要作用就是装入数据，然后输出数据。Buffer有两个重要的实例方法，flip()和clear()。

flip方法实现是：

    public final Buffer flip() {
        limit = position;
        position = 0;
        mark = -1;
        return this;
    }

flip方法会将limit值置为position，将position值置为0，将mark置为-1。

clear方法实现是：

    public final Buffer clear() {
        position = 0;
        limit = capacity;
        mark = -1;
        return this;
    }

clear方法会将position值置为0，limit值置为capacity，mark置为-1。这三个参数的状态和调用allocate(capacity)生成一个Buffer实例时的状态一样，所以说clear方法是为向Buffer中放入数据做准备。

往Buffer中放入数据时，limit值如何变化呢？？？答案是不变。从Buffer中取数据时，limit值如何变化呢？？？答案还是不变。

Channel

Channel是个接口，常用实现类有FileChannel、SelectableChannel、ServerSocketChannel、SocketChannel、DatagramChannel。FileChannel是操作文件的Channel实现类，ServerSocketChannel、SocketChannel是用于支持TCP通信的Channel实现类，DatagramChannel是用于支持UDP通信的Channel实现类。

如果要从Channel中取数据，必须先用Buffer从Channel中取数据，然后再从Buffer中取数据。反之亦然，如果想往Channel中写数据，则必须先将数据写入Buffer中，再将Buffer中的数据写入Channel中。

示例：

    public static void main(String[] args) {
        File srcFile = new File("d:/CentOS-7-3.iso");
        File destFile = new File("d:/CentOS-7-20.iso");
        try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(srcFile);
             FileChannel inChannel = inputStream.getChannel();
             FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(destFile);
             FileChannel outChannel = outputStream.getChannel()) {
            long size = srcFile.length();
            // 一次映射1G到内存中
            long pageSize = 1020 * 1024 * 1024;
            long time = size / pageSize;
            time = time * pageSize == size ? time : time + 1;
            MappedByteBuffer mappedByteBuffer;
            for (int i = 0; i < time; i++) {
                long currentPageSize = i < time - 1 ? pageSize : size - (time - 1) * pageSize;
                mappedByteBuffer = inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, i * pageSize, currentPageSize);
                outChannel.write(mappedByteBuffer, i * pageSize);
                mappedByteBuffer.clear();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

InputStream实例生成的Channel实例调用map方法时，MapMode只能是MapMode.READ_ONLY，否则会抛NonWritableChannelException异常。

FileUtils工具类的copyFile方法也用于文件复制，查看其源码，核心是：

     try (FileInputStream fis = new FileInputStream(srcFile);
             FileChannel input = fis.getChannel();
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
             FileChannel output = fos.getChannel()) {
            final long size = input.size(); 
            long pos = 0;
            long count = 0;
            while (pos < size) {
                final long remain = size - pos;
                count = remain > FILE_COPY_BUFFER_SIZE ? FILE_COPY_BUFFER_SIZE : remain;
                final long bytesCopied = output.transferFrom(input, pos, count);
                if (bytesCopied == 0) { 
                    break; 
                }
                pos += bytesCopied;
            }
        }

可以看出FileUtils的copyFile方法用的是Channel的transferFrom方法，方法注释上说，这个方法不用经过Buffer，直接在input channel和output channel之间transfer数据，比output channel write (input channel map的Buffer)高效，FileChannel还有一个类似的transferTo方法可以使用。

通信

NIO为非阻塞式Socket通信提供了几个特殊的类：

1、Selector：它是SelectableChannel的多路复用器，所有SelectableChannel实例都要注册到Selector实例上。调用Selector的open()静态方法可以生成一个Selector实例。

2、SelectableChannel：可以被多路复用的Channel，被注册到Selector上，常用子类有：描述tcp通信的ServerSocketChannel、SocketChannel，以及描述udp通信的DatagramChannel。

3、SelectionKey：表示SelectableChannel与Selector的注册关系。

调用SelectableChannel实例的register()方法可将其注册到Selector实例上，当该Selector实例上的某些SelectableChannel有需要处理的IO操作时，可调用Selector实例的select()方法获取这些SelectableChannel实例的数量，并可通过selectedKeys()方法返回对应的SelectionKey集合，通过该集合就可以获取所有需要进行IO处理的SelectableChannel了。