写在前面：

NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector。传统IO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择区)用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。

NIO和传统IO（一下简称IO）之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。 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。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。

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。 NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变得可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 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。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。

一，NIO核心介绍

1.1，Channel

首先说一下Channel，国内大多翻译成“通道”。Channel和IO中的Stream(流)是差不多一个等级的。只不过Stream是单向的，譬如：InputStream, OutputStream.而Channel是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。
NIO中的Channel的主要实现有：

• FileChannel

• DatagramChannel

• SocketChannel

• ServerSocketChannel

这里看名字就可以猜出个所以然来：分别可以对应文件IO、UDP和TCP（Server和Client）。

先搞明白两点内容：

①，其中的FileChannel是阻塞的，其他三个可以设置是否阻塞。

②，SocketChannel与ServerSocketChannel链接步骤

1. Socket 和ServerSocke 是一对 他们是java.net下面实现socket通信的类
2. SocketChannel 和ServerSocketChannel是一对 他们是java.nio下面实现通信的类 支持异步通信
3. 服务器必须先建立ServerSocket或者ServerSocketChannel 来等待客户端的连接
4. 客户端必须建立相对应的Socket或者SocketChannel来与服务器建立连接
5. 服务器接受到客户端的连接受，再生成一个Socket或者SocketChannel与此客户端通信

下面演示的案例基本上就是围绕这4个类型的Channel进行陈述的。

1.2，Buffer

NIO中的关键Buffer实现有：ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer，分别对应基本数据类型: byte, char, double, float, int, long, short。当然NIO中还有MappedByteBuffer, HeapByteBuffer, DirectByteBuffer等这里先不进行陈述。

1.2.1，Buffer的基本用法

使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：

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

当向buffer写入数据时，buffer会记录下写了多少数据。一旦要读取数据，需要通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式。在读模式下，可以读取之前写入到buffer的所有数据。

一旦读完了所有的数据，就需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区：调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

下面是一个使用Buffer的例子：

public static void testBuffer()  throws IOException{

        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("F:\\camera\\from.txt","rw");
        FileChannel fileChannel = file.getChannel();
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        while (fileChannel.read(byteBuffer) != -1){
            byteBuffer.flip();

            while (byteBuffer.hasRemaining()){
                System.out.println((char)byteBuffer.get());
            }

            byteBuffer.clear();

        }

        fileChannel.close();
}

Buffer的capacity,position和limit

缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。

为了理解Buffer的工作原理，需要熟悉它的三个属性：

• capacity
• position
• limit

position和limit的含义取决于Buffer处在读模式还是写模式。不管Buffer处在什么模式，capacity的含义总是一样的。

这里有一个关于capacity，position和limit在读写模式中的说明，详细的解释在插图后面。

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：

当你写数据到Buffer中时，position表示当前的位置。初始的position值为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.

当读取数据时，也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式，position会被重置为0. 当从Buffer的position处读取数据时，position向前移动到下一个可读的位置。

limit：

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

当切换Buffer到读模式时， limit表示你最多能读到多少数据。因此，当切换Buffer到读模式时，limit会被设置成写模式下的position值。换句话说，你能读到之前写入的所有数据（limit被设置成已写数据的数量，这个值在写模式下就是position）

1.2.2，Buffer的类型

Java NIO 有以下Buffer类型

• ByteBuffer
• MappedByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

如你所见，这些Buffer类型代表了不同的数据类型。换句话说，就是可以通过char，short，int，long，float 或 double类型来操作缓冲区中的字节。

MappedByteBuffer 有些特别，在涉及它的专门章节中再讲。

1.2.3，Buffer的分配

要想获得一个Buffer对象首先要进行分配。 每一个Buffer类都有一个allocate方法。下面是一个分配48字节capacity的ByteBuffer的例子。

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

这是分配一个可存储1024个字符的CharBuffer：

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

1.2.4，向Buffer中写数据

写数据到Buffer有两种方式：

• 从Channel写到Buffer。
• 通过Buffer的put()方法写到Buffer里。

从Channel写到Buffer的例子

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

通过put方法写Buffer的例子：

buf.put(127);

put方法有很多版本，允许你以不同的方式把数据写入到Buffer中。例如， 写到一个指定的位置，或者把一个字节数组写入到Buffer。 更多Buffer实现的细节参考JavaDoc。

flip()方法

flip方法将Buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法会将position设回0，并将limit设置成之前position的值。

换句话说，position现在用于标记读的位置，limit表示之前写进了多少个byte、char等 —— 现在能读取多少个byte、char等。

1.2.5，从Buffer中读取数据

从Buffer中读取数据有两种方式：

1. 从Buffer读取数据到Channel。
2. 使用get()方法从Buffer中读取数据。

从Buffer读取数据到Channel的例子：

//read from buffer into channel.
int bytesWritten = inChannel.write(buf);

使用get()方法从Buffer中读取数据的例子

byte aByte = buf.get();

get方法有很多版本，允许你以不同的方式从Buffer中读取数据。例如，从指定position读取，或者从Buffer中读取数据到字节数组。更多Buffer实现的细节参考JavaDoc。

1.2.6，rewind()方法

Buffer.rewind()将position设回0，所以你可以重读Buffer中的所有数据。limit保持不变，仍然表示能从Buffer中读取多少个元素（byte、char等）。

1.2.7，clear()与compact()方法

一旦读完Buffer中的数据，需要让Buffer准备好再次被写入。可以通过clear()或compact()方法来完成。

如果调用的是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，只是这些标记告诉我们可以从哪里开始往Buffer里写数据。

如果Buffer中有一些未读的数据，调用clear()方法，数据将“被遗忘”，意味着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中仍有未读的数据，且后续还需要这些数据，但是此时想要先先写些数据，那么使用compact()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准备好写数据了，但是不会覆盖未读的数据。

1.2.8，mark()与reset()方法

通过调用Buffer.mark()方法，可以标记Buffer中的一个特定position。之后可以通过调用Buffer.reset()方法恢复到这个position。例如：

buffer.mark();
//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.
buffer.reset();  //set position back to mark.

1.3，Selector

Selector运行单线程处理多个Channel，如果你的应用打开了多个通道，但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便。例如在一个聊天服务器中。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，事件的例子有如新的连接进来、数据接收等。

1.3.1，Selector的创建

通过调用Selector.open()方法创建一个Selector，如下：

Selector selector = Selector.open();

1.3.2，向Selector注册通道

为了将Channel和Selector配合使用，必须将channel注册到selector上。通过SelectableChannel.register()方法来实现，如下：

channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector,
Selectionkey.OP_READ);

与Selector一起使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。这意味着不能将FileChannel与Selector一起使用，因为FileChannel不能切换到非阻塞模式。而套接字通道都可以。

注意register()方法的第二个参数。这是一个“interest集合”，意思是在通过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣。可以监听四种不同类型的事件：

1. Connect
2. Accept
3. Read
4. Write

通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪。所以，某个channel成功连接到另一个服务器称为“连接就绪”。一个server socket channel准备好接收新进入的连接称为“接收就绪”。一个有数据可读的通道可以说是“读就绪”。等待写数据的通道可以说是“写就绪”。

这四种事件用SelectionKey的四个常量来表示：

1. SelectionKey.OP_CONNECT
2. SelectionKey.OP_ACCEPT
3. SelectionKey.OP_READ
4. SelectionKey.OP_WRITE

如果你对不止一种事件感兴趣，那么可以用“位或”操作符将常量连接起来，如下：

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

在下面还会继续提到interest集合。

1.3.3，SelectionKey

在上一小节中，当向Selector注册Channel时，register()方法会返回一个SelectionKey对象。这个对象包含了一些你感兴趣的属性：

• interest集合
• ready集合
• Channel
• Selector
• 附加的对象（可选）

①，interest集合

就像向Selector注册通道一节中所描述的，interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。可以通过SelectionKey读写interest集合，像这样：

int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept  = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT；
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

可以看到，用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量，可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。

②，ready集合

ready 集合是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。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合：

int readySet = selectionKey.readyOps();

可以用像检测interest集合那样的方法，来检测channel中什么事件或操作已经就绪。但是，也可以使用以下四个方法，它们都会返回一个布尔类型：

selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();

③，Channel + Selector

从SelectionKey访问Channel和Selector很简单。如下：

Channel  channel  = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector();

④，附加的对象

可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上，这样就能方便的识别某个给定的通道。例如，可以附加 与通道一起使用的Buffer，或是包含聚集数据的某个对象。使用方法如下：

selectionKey.attach(theObject);
Object attachedObj = selectionKey.attachment();

还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：

SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

1.3.4，通过Selector选择通道

一旦向Selector注册了一或多个通道，就可以调用几个重载的select()方法。这些方法返回你所感兴趣的事件（如连接、接受、读或写）已经准备就绪的那些通道。换句话说，如果你对“读就绪”的通道感兴趣，select()方法会返回读事件已经就绪的那些通道。

下面是select()方法：

• int select()
• int select(long timeout)
• int selectNow()

select()阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。

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

selectNow()不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回（译者注：此方法执行非阻塞的选择操作。如果自从前一次选择操作后，没有通道变成可选择的，则此方法直接返回零。）。

select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。亦即，自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。如果调用select()方法，因为有一个通道变成就绪状态，返回了1，若再次调用select()方法，如果另一个通道就绪了，它会再次返回1。如果对第一个就绪的channel没有做任何操作，现在就有两个就绪的通道，但在每次select()方法调用之间，只有一个通道就绪了。

①，selectedKeys()

一旦调用了select()方法，并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了，然后可以通过调用selector的selectedKeys()方法，访问“已选择键集（selected key set）”中的就绪通道。如下所示：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

当像Selector注册Channel时，Channel.register()方法会返回一个SelectionKey 对象。这个对象代表了注册到该Selector的通道。可以通过SelectionKey的selectedKeySet()方法访问这些对象。

可以遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。如下：

Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iterator.hasNext()){

                SelectionKey key = iterator.next();
                if(key.isAcceptable()){
                    handleAccept(key);
                }
                if(key.isReadable()){
                    handleRead(key);
                }
                if(key.isWritable() && key.isValid()){
                    handleWrite(key);
                }
                if(key.isConnectable()){
                    System.out.println("isConnectable = true");
                }

                iterator.remove();
            }
}

这个循环遍历已选择键集中的每个键，并检测各个键所对应的通道的就绪事件。

注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()调用。Selector不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。必须在处理完通道时自己移除。下次该通道变成就绪时，Selector会再次将其放入已选择键集中。

SelectionKey.channel()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。

二，FileChannel

①，传统I/O-FileInputStream：

public static void testBufferInputStream() throws IOException {
        InputStream inputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream("F:\\camera\\from.txt"));
        byte[] bs = new byte[1024];
        while (inputStream.read(bs) != -1){
            System.out.println(new String(bs));
        }
}

②，NIO

public static void testBuffer()  throws IOException{
        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("F:\\camera\\from.txt","rw");
        FileChannel fileChannel = file.getChannel();
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        while (fileChannel.read(byteBuffer) != -1){
            byteBuffer.flip();
            while (byteBuffer.hasRemaining()){
                System.out.println((char)byteBuffer.get());
            }
            byteBuffer.compact();
        }
        fileChannel.close();
}

三，SocketChannel

说完了FileChannel和Buffer, 大家应该对Buffer的用法比较了解了，这里使用SocketChannel来继续探讨NIO。NIO的强大功能部分来自于Channel的非阻塞特性，套接字的某些操作可能会无限期地阻塞。例如，对accept()方法的调用可能会因为等待一个客户端连接而阻塞；对read()方法的调用可能会因为没有数据可读而阻塞，直到连接的另一端传来新的数据。总的来说，创建/接收连接或读写数据等I/O调用，都可能无限期地阻塞等待，直到底层的网络实现发生了什么。慢速的，有损耗的网络，或仅仅是简单的网络故障都可能导致任意时间的延迟。然而不幸的是，在调用一个方法之前无法知道其是否阻塞。NIO的channel抽象的一个重要特征就是可以通过配置它的阻塞行为，以实现非阻塞式的信道。

channel.configureBlocking(false)

在非阻塞式信道上调用一个方法总是会立即返回。这种调用的返回值指示了所请求的操作完成的程度。例如，在一个非阻塞式ServerSocketChannel上调用accept()方法，如果有连接请求来了，则返回客户端SocketChannel，否则返回null。

这里先举一个TCP应用案例，客户端采用NIO实现，而服务端依旧使用BIO实现。
客户端代码：

public static void client(String[] args) throws IOException, InterruptedException {

        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        socketChannel.configureBlocking(false);
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));
        if(socketChannel.finishConnect()){
            int i = 0;
            while (true){
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                String message = "this is client"+(i++);
                byteBuffer.clear();
                byteBuffer.put(message.getBytes());
                byteBuffer.flip();
                while (byteBuffer.hasRemaining()){
                    System.out.print("\n写入：");
                    socketChannel.write(byteBuffer);
                }
            }
        }
}

服务端代码(BIO)：

public static void normalServerSocket() throws IOException{
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);

        while (true){
            Socket client = serverSocket.accept();
            SocketAddress socketAddress = client.getRemoteSocketAddress();
            System.out.println("remote address: " + socketAddress);
            InputStream inputStream = client.getInputStream();
            byte[] bs = new byte[1024];
            while(inputStream.read(bs) != -1){
                System.out.println(new String(bs));
            }
        }
}

服务端代码（NIO）:

public static void selector() throws IOException {

        Selector selector = Selector.open();
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        //监听Connect|Accept|Read|Write四个事件
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while(true){

            if(selector.select(TIMEOUT) == 0){
                System.out.println("=continue=");
                continue;
            }

            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iterator.hasNext()){

                SelectionKey key = iterator.next();
                if(key.isAcceptable()){
                    handleAccept(key);
                }
                if(key.isReadable()){
                    handleRead(key);
                }
                if(key.isWritable() && key.isValid()){
                    handleWrite(key);
                }
                if(key.isConnectable()){
                    System.out.println("isConnectable = true");
                }

                iterator.remove();
            }


        }

    }

    public static  void handleAccept(SelectionKey selectionKey) throws IOException {

        ServerSocketChannel serverSocketChannel = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
        SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

        socketChannel.configureBlocking(false);
        socketChannel.register(selectionKey.selector(), selectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocateDirect(BUF_SIZE));
    }

    public static void handleRead(SelectionKey selectionKey) throws IOException{

        SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
        ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) selectionKey.attachment();

        while (socketChannel.read(byteBuffer) != -1){
             byteBuffer.flip();// 切换读模式
             while (byteBuffer.hasRemaining()){
                 System.out.println("读取：" + (char)byteBuffer.get());
             }
             byteBuffer.clear();//清空，但不清除数据。只是改变position limit
        }

    }

    public static void handleWrite(SelectionKey selectionKey) throws IOException {
        ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) selectionKey.attachment();
        byteBuffer.flip();
        SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();

        while (byteBuffer.hasRemaining()){
            socketChannel.write(byteBuffer);
        }
        byteBuffer.compact();

    }

 

四，内存映射文件

JAVA处理大文件，一般用BufferedReader,BufferedInputStream这类带缓冲的IO类，不过如果文件超大的话，更快的方式是采用MappedByteBuffer。

MappedByteBuffer是NIO引入的文件内存映射方案，读写性能极高。NIO最主要的就是实现了对异步操作的支持。其中一种通过把一个套接字通道(SocketChannel)注册到一个选择器(Selector)中,不时调用后者的选择(select)方法就能返回满足的选择键(SelectionKey),键中包含了SOCKET事件信息。这就是select模型。

SocketChannel的读写是通过一个类叫ByteBuffer来操作的.这个类本身的设计是不错的,比直接操作byte[]方便多了. ByteBuffer有两种模式:直接/间接.间接模式最典型(也只有这么一种)的就是HeapByteBuffer,即操作堆内存 (byte[]).但是内存毕竟有限,如果我要发送一个1G的文件怎么办?不可能真的去分配1G的内存.这时就必须使用"直接"模式,即 MappedByteBuffer,文件映射.

先中断一下,谈谈操作系统的内存管理.一般操作系统的内存分两部分:物理内存;虚拟内存.虚拟内存一般使用的是页面映像文件,即硬盘中的某个(某些)特殊的文件.操作系统负责页面文件内容的读写,这个过程叫"页面中断/切换". MappedByteBuffer也是类似的,你可以把整个文件(不管文件有多大)看成是一个ByteBuffer.MappedByteBuffer 只是一种特殊的ByteBuffer，即是ByteBuffer的子类。 MappedByteBuffer 将文件直接映射到内存（这里的内存指的是虚拟内存，并不是物理内存）。通常，可以映射整个文件，如果文件比较大的话可以分段进行映射，只要指定文件的那个部分就可以。

概念

FileChannel提供了map方法来把文件影射为内存映像文件： MappedByteBuffer map(int mode,long position,long size); 可以把文件的从position开始的size大小的区域映射为内存映像文件，mode指出了 可访问该内存映像文件的方式：

• READ_ONLY,（只读）： 试图修改得到的缓冲区将导致抛出 ReadOnlyBufferException.(MapMode.READ_ONLY)

• READ_WRITE（读/写）： 对得到的缓冲区的更改最终将传播到文件；该更改对映射到同一文件的其他程序不一定是可见的。 (MapMode.READ_WRITE)

• PRIVATE（专用）： 对得到的缓冲区的更改不会传播到文件，并且该更改对映射到同一文件的其他程序也不是可见的；相反，会创建缓冲区已修改部分的专用副本。 (MapMode.PRIVATE)

MappedByteBuffer是ByteBuffer的子类，其扩充了三个方法：

• force()：缓冲区是READ_WRITE模式下，此方法对缓冲区内容的修改强行写入文件；

• load()：将缓冲区的内容载入内存，并返回该缓冲区的引用；

• isLoaded()：如果缓冲区的内容在物理内存中，则返回真，否则返回假；

案例对比

这里通过采用ByteBuffer和MappedByteBuffer分别读取大小约为5M的文件"src/1.ppt"来比较两者之间的区别，method3()是采用MappedByteBuffer读取的，method4()对应的是ByteBuffer。

    public static void main(String[] args) {

        testByteBuffer();
        System.out.println("=============");
        testMappedByteBuffer();


    } 
public static void testByteBuffer(){
        RandomAccessFile aFile = null;
        FileChannel fc = null;
        try{
            aFile = new RandomAccessFile("F:\\camera\\faceWeb.log","rw");
            fc = aFile.getChannel();
            long timeBegin = System.currentTimeMillis();
            ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate((int) aFile.length());
            buff.clear();
            fc.read(buff);
            //System.out.println((char)buff.get((int)(aFile.length()/2-1)));
            //System.out.println((char)buff.get((int)(aFile.length()/2)));
            //System.out.println((char)buff.get((int)(aFile.length()/2)+1));
            long timeEnd = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("Read time: "+(timeEnd-timeBegin)+"ms");
        }catch(IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally{
            try{
                if(aFile!=null){
                    aFile.close();
                }
                if(fc!=null){
                    fc.close();
                }
            }catch(IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
}
public static void testMappedByteBuffer(){
        RandomAccessFile aFile = null;
        FileChannel fc = null;
        try{
            aFile = new RandomAccessFile("F:\\camera\\faceWeb.log","rw");
            fc = aFile.getChannel();
            long timeBegin = System.currentTimeMillis();
            MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, aFile.length());
            // System.out.println((char)mbb.get((int)(aFile.length()/2-1)));
            // System.out.println((char)mbb.get((int)(aFile.length()/2)));
            //System.out.println((char)mbb.get((int)(aFile.length()/2)+1));
            //fc.read(mbb);
            long timeEnd = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("Read time: "+(timeEnd-timeBegin)+"ms");
        }catch(IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally{
            try{
                if(aFile!=null){
                    aFile.close();
                }
                if(fc!=null){
                    fc.close();
                }
            }catch(IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
}

打印结果：

Read time: 13ms
=============
Read time: 1ms

可以看到MappedByteBuffer适用于大文件。

注：MappedByteBuffer有资源释放的问题：被MappedByteBuffer打开的文件只有在垃圾收集时才会被关闭，而这个点是不确定的。在Javadoc中这里描述：A mapped byte buffer and the file mapping that it represents remian valid until the buffer itself is garbage-collected。详细可以翻阅参考资料5和6.

 

五，其他功能

5.1，Scatter/Gatter

分散（scatter）从Channel中读取是指在读操作时将读取的数据写入多个buffer中。因此，Channel将从Channel中读取的数据“分散（scatter）”到多个Buffer中。

聚集（gather）写入Channel是指在写操作时将多个buffer的数据写入同一个Channel，因此，Channel 将多个Buffer中的数据“聚集（gather）”后发送到Channel。

scatter / gather经常用于需要将传输的数据分开处理的场合，例如传输一个由消息头和消息体组成的消息，你可能会将消息体和消息头分散到不同的buffer中，这样你可以方便的处理消息头和消息体。

案例：

    public static void gather() throws IOException {

        ByteBuffer b1 = ByteBuffer.allocate(10);
        ByteBuffer b2 = ByteBuffer.allocate(10);

        b1.put(new byte[]{105,106});
        b2.put(new byte[]{109,108});

        ByteBuffer[] bs = {b1, b2};

        FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile("F:\\camera\\empty.txt","rw").getChannel();
        long ret = fileChannel.write(bs); //Gatter聚集
        fileChannel.write(b1);
        System.out.println(ret);

        ByteBuffer b3 = ByteBuffer.allocate(40);
        int len = fileChannel.read(b3);
        b3.flip();
        System.out.println("len:" + len);
        while (b3.hasRemaining()){
            System.out.println((char) b3.get());
        }

    }

    public static void scatter() throws IOException {

        FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile("F:\\camera\\from.txt","rw").getChannel();

        ByteBuffer b1 = ByteBuffer.allocate(5);
        ByteBuffer b2 = ByteBuffer.allocate(5);


        ByteBuffer[] bs = {b1, b2};


        long ret = fileChannel.read(bs);

        System.out.println("ret: " +ret);
        b1.flip();
        while (b1.hasRemaining()){
            System.out.print((char)b1.get());
        }
        System.out.println();
        b2.flip();
        while (b2.hasRemaining()){
            System.out.print((char)b2.get());
        }
    }

注意

①，read()方法按照buffer在数组中的顺序将从channel中读取的数据写入到buffer，当一个buffer被写满后，channel紧接着向另一个buffer中写。

Scattering Reads在移动下一个buffer前，必须填满当前的buffer，这也意味着它不适用于动态消息(译者注：消息大小不固定)。换句话说，如果存在消息头和消息体，消息头必须完成填充（例如 128byte），Scattering Reads才能正常工作。

②，write()方法会按照buffer在数组中的顺序，将数据写入到channel，注意只有position和limit之间的数据才会被写入。因此，如果一个buffer的容量为128byte，但是仅仅包含58byte的数据，那么这58byte的数据将被写入到channel中。因此与Scattering Reads相反，Gathering Writes能较好的处理动态消息。

 

5.2，transferFrom & transferTo

FileChannel的transferFrom()方法可以将数据从源通道传输到FileChannel中。（管道之间的传输）

public static void testTransfer() throws IOException{
        FileChannel from = new RandomAccessFile("F:\\camera\\from.txt","r").getChannel();

        FileChannel to = new RandomAccessFile("F:\\camera\\to.txt","rw").getChannel();

        long size = from.size();

        //long ret = to.transferFrom(from , to.size(), size);
        long ret = from.transferTo(0, 4, to);

        System.out.println(ret);
}

transferTo(long pos, long count, FileChannel src): pos:源channel的起始位置，count:准备写入大小。

注意：方法的输入参数position表示从position处开始向目标文件写入数据，count表示最多传输的字节数。如果源通道的剩余空间小于 count 个字节，则所传输的字节数要小于请求的字节数。此外要注意，在SoketChannel的实现中，SocketChannel只会传输此刻准备好的数据（可能不足count字节）。因此，SocketChannel可能不会将请求的所有数据(count个字节)全部传输到FileChannel中。

5.3，Pipe

Java NIO 管道是2个线程之间的单向数据连接。Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道，从source通道读取。

创建管道：

Pipe pipe = Pipe.open();

向通道写数据：

Pipe pipe = Pipe.open();
        Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        byteBuffer.put("Hello World".getBytes());
        long ret = sinkChannel.write(byteBuffer);

从通道读取数据：

Pipe.SourceChannel source = pipe.source();
        ByteBuffer dest = ByteBuffer.allocate(1024);
        int ret2 = source.read(dest);

示例：

public static void main(String[] args) throws IOException {

        Pipe pipe = Pipe.open();

        new Thread(()->{
            Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();

            try {

                int i=0;
                while (true){

                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    byteBuffer.clear();
                    byteBuffer.put(("Hello-"+i).getBytes());
                    byteBuffer.flip();
                    long len = sinkChannel.write(byteBuffer);
                }

            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();


        new Thread(()->{
            Pipe.SourceChannel source = pipe.source();

            try {
                while (true){
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    ByteBuffer dest = ByteBuffer.allocate(1024);
                    dest.clear();
                    int len = source.read(dest);
                    dest.flip();
                    byte[] bs = new byte[len];
                    int i = 0;
                    while (dest.hasRemaining()){
                        bs[i++] = dest.get();
                    }
                    System.out.println(new String(bs));
                }


            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();


    }

两个线程，sink线程写入，source线程读取。

 

5.4，DatagramChannel

Java NIO中的DatagramChannel是一个能收发UDP包的通道。因为UDP是无连接的网络协议，所以不能像其它通道那样读取和写入。它发送和接收的是数据包。

public static void send() throws IOException {
        DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        byteBuffer.put("this is client".getBytes());

        byteBuffer.flip();

        datagramChannel.send(byteBuffer, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));

    }

    public static void receive() throws IOException {

        DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();
        //datagramChannel.configureBlocking(false);
        datagramChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        byteBuffer.clear();
        datagramChannel.receive(byteBuffer);

        byteBuffer.flip();

        byte[] bs = new byte[1024];
        int i = 0;
        while (byteBuffer.hasRemaining()){
            bs[i++] = byteBuffer.get();
        }
        System.out.println(new String(bs));

    }