20200228 尚硅谷-NIO

2024-04-05 16:13:37

尚硅谷-NIO

Java NIO简介

Java NIO（New IO、Non Blocking IO）是从Java1.4版本开始引入的新的 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O操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

Java NIO与IO的主要区别

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）

缓冲区（Buffer）和通道（Channel）

Java NIO系统的核心在于：通道(Channe)和缓冲区(Buffer)。通道表示打开到IO设备（例如：文件套接字）的连接。若需要使用NIO系统，需要获取用于连接IO设备的通道以及用于容纳数据的缓冲区。然后操作缓冲区，对数据进行处理。

简而言之，Channel负责传输，Buffer负责存储

缓冲区（Buffer）

缓冲区(Buffer)：一个用于特定基本数据类型的容器。由java.nio包定义的，所有缓冲区都是Buffer抽象类的子类

Java NIO中的Buffer主要用于与NIO通道进行交互,数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入通道中的。

Buffer就像一个数组，可以保存多个相同类型的数据。根据数据类型不同（boolean除外），有以下 Buffer常用子类:

ByteBuffer
CharBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffe

上述 Buffer类他们都采用相似的方法进行管理数据，只是各自管理的数据类型不同而已。都是通过如下方法获取一个 Buffer对象：

static XxxBuffer allocate(int capacity)：创建一个容量为capacity的XxxBuffer对象

缓冲区的基本属性

Buffer中的重要概念

容量(capacity)：表示Buffer最大数据容量，缓冲区容量不能为负，并且创建后不能更改。

容量，表示缓冲区中最大存储数据的容量。一旦声明不能改变。
限制(limit)：第一个不应该读取或写入的数据的索引，即位于limit后的数据不可读写。缓冲区的限制不能为负，并且不能大于其容量。

界限，表示缓冲区中可以操作数据的大小。（limit 后数据不能进行读写）
位置(position)：下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为负，并且不能大于其限制

位置，表示缓冲区中正在操作数据的位置。
标记(mark)与重置(reset)：标记是一个索引，通过Buffer中的mark()方法指定 Buffer中一个特定的position，之后可以通过调用reset()方法恢复到这个position。

标记，表示记录当前 position 的位置。可以通过 reset() 恢复到 mark 的位置

标记、位置、限制、容量遵守以下不变式：0 <= mark <= position <= limit <= capacit

代码示例

String str = "abcde";

//1. 分配一个指定大小的缓冲区
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

System.out.println("-----------------allocate()----------------");
System.out.println(buf.position()); // 0
System.out.println(buf.limit()); // 1024
System.out.println(buf.capacity()); // 1024

//2. 利用 put() 存入数据到缓冲区中
buf.put(str.getBytes());

System.out.println("-----------------put()----------------");
System.out.println(buf.position()); // 5
System.out.println(buf.limit()); // 1024
System.out.println(buf.capacity()); // 1024

//3. 切换读取数据模式
buf.flip();

System.out.println("-----------------flip()----------------");
System.out.println(buf.position()); // 0
System.out.println(buf.limit()); // 5
System.out.println(buf.capacity()); // 1024

//4. 利用 get() 读取缓冲区中的数据
byte[] dst = new byte[buf.limit()];
buf.get(dst);
System.out.println(new String(dst, 0, dst.length)); // abcde

System.out.println("-----------------get()----------------");
System.out.println(buf.position()); // 5
System.out.println(buf.limit()); // 5
System.out.println(buf.capacity()); // 1024

//5. rewind() : 可重复读
buf.rewind();

System.out.println("-----------------rewind()----------------");
System.out.println(buf.position()); // 0
System.out.println(buf.limit()); // 5
System.out.println(buf.capacity()); // 1024

//6. clear() : 清空缓冲区. 但是缓冲区中的数据依然存在，但是处于“被遗忘”状态
buf.clear();

System.out.println("-----------------clear()----------------");
System.out.println(buf.position()); // 0
System.out.println(buf.limit()); // 1024
System.out.println(buf.capacity()); // 1024

System.out.println((char)buf.get()); // a

Buffer 的常用方法

方法	描述
Buffer clear()	清空缓冲区并返回对缓冲区的引用
Buffer flip()	将缓冲区的界限设置为当前位置，并将当前位置充值为0
int capacity()	返回Buffer的capacity大小
boolean hasRemaining()	判断缓冲区中是否还有元素
int limit()	返回Buffer的界限(limit)的位置
Buffer limit(int n)	将设置缓冲区界限为n，并返回一个具有新limit的缓冲区对象
Buffer mark()	对缓冲区设置标记
int position()	返回缓冲区的当前位置position
Buffer position(int n)	将设置缓冲区的当前位置为n，并返回修改后的 Buffer对象
int remaining()	返回 position和limit之间的元素个数
Buffer reset()	将位置position转到以前设置的mark所在的位置
Buffer rewind()	将位置设为为0，取消设置的mark

缓冲区的数据操作

Buffer所有子类提供了两个用于数据操作的方法：get()与put()方法

获取 Buffer中的数据：

get()：读取单个字节
get(byte[] dst)：批量读取多个字节到dst中
get(int index)：读取指定索引位置的字节(不会移动 position)

放入数据到 Buffer中：

put( byte b)：将给定单个字节写入缓冲区的当前位置
put(byte[] src)：将src中的字节写入缓冲区的当前位置
put( int index, byte b)：将指定字节写入缓冲区的索引位置（不会移动 position）

代码示例

String str = "abcde";

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

buf.put(str.getBytes());

buf.flip();

byte[] dst = new byte[buf.limit()];
buf.get(dst, 0, 2);
System.out.println(new String(dst, 0, 2)); // ab
System.out.println(buf.position()); // 2

//mark() : 标记
buf.mark();

buf.get(dst, 2, 2);
System.out.println(new String(dst, 2, 2)); // cd
System.out.println(buf.position()); // 4

//reset() : 恢复到 mark 的位置
buf.reset();
System.out.println(buf.position()); // 2

//判断缓冲区中是否还有剩余数据
if (buf.hasRemaining()) {
    //获取缓冲区中可以操作的数量
    System.out.println(buf.remaining()); // 3
}

直接与非直接缓冲区

非直接缓冲区：通过 allocate() 方法分配缓冲区，将缓冲区建立在 JVM 的内存中
直接缓冲区：通过 allocateDirect() 方法分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中。可以提高效率
字节缓冲区要么是直接的，要么是非直接的。如果为直接字节缓冲区，则Java虚拟机会尽最大努力直接在此缓冲区上执行本机I/O操作。也就是说，在每次调用基础操作系统的一个本机I/O操作之前（或之后），虚拟机都会尽量避免将缓冲区的内容复制到中间缓冲区中（或从中间缓冲区中复制内容）。
直接字节缓冲区可以通过调用此类的 allocateDirect()工厂方法来创建。此方法返回的缓冲区进行分配和取消分配所需成本通常高于非直接缓冲区。直接缓冲区的内容可以驻留在常规的垃圾回收堆之外，因此，它们对应用程序的内存需求量造成的影响可能并不明显。所以，建议将直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本机I/O操作影响的大型、持久的缓冲区。一般情况下，最好仅在直接缓冲区能在程序性能方面带来明显好处时分配它们。
直接字节缓冲区还可以通过 FileChannel 的map() 方法将文件区域直接映射到内存中来创建。该方法返回 MappedByteBuffer。Java平台的实现有助于通过 JNI 从本机代码创建直接字节缓冲区。如果以上这些缓冲区中的某个缓冲区实例指的是不可访问的内存区域，则试图访问该区域不会更改该缓冲区的内容，并且将会在访问期间或稍后的某个时间导致抛出不确定的异常。
字节缓冲区是直接缓冲区还是非直接缓冲区可通过调用其 isdirect() 方法来确定。提供此方法是为了能够在性能关键型代码中执行显式缓冲区管理。

通道（Channel）

通道（Channel）：由java.nio.channels包定义的。 Channel 表示IO源与目标打开的连接。Channel类似于传统的“流”。只不过 Channel 本身不能直接访问数据，Channel 只能与 Buffer 进行交互。

通道（Channel）：用于源节点与目标节点的连接。在 Java NIO 中负责缓冲区中数据的传输。Channel 本身不存储数据，因此需要配合缓冲区进行传输。

CPU操作IO接口：

DMA操作IO接口：

通道操作IO接口：

Java为 java.nio.channels.Channel 接口提供的最主要实现类如下：

FileChannel：用于读取、写入、映射和操作文件的通道。
DatagramChannel：通过UDP读写网络中的数据通道。
SocketChannel：通过TCP读写网络中的数据。
ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，对每一个新进来的连接都会创建一个 SocketChannel。

获取通道

获取通道获取通道的一种方式是对支持通道的对象调用 getchannel() 方法。支持通道的类如下：

本地IO：

FileInputStream
FileOutputStream
RandomAccessFile

网络IO：

DatagramSocket
Socket
ServerSocket

获取通道的其他方式是使用 Files 类的静态方法 newByteChannel() 获取字节通道。或者通过通道的静态方法 open() 打开并返回指定通道。

通道的数据传输

将 Buffer 中数据写入 Channel

// 将Buffer中的数据写入Channel中
int writeSize = outChannel.write(buf);

从 Channel 读取数据到 Buffer

// 将Channel中的数据读到Buffer中
int readSize = inChannel.read(buf);

通道间数据传输

transferFrom()：将数据从源通道传输到其他 Channel 中

transferTo()：将数据从源通道传输到其他 Channel 中

代码示例

利用通道完成文件的复制（非直接缓冲区）

long start = System.currentTimeMillis();

FileInputStream fis = null;
FileOutputStream fos = null;
//①获取通道
FileChannel inChannel = null;
FileChannel outChannel = null;
try {
  fis = new FileInputStream("d:/1.mkv");
  fos = new FileOutputStream("d:/2.mkv");

  inChannel = fis.getChannel();
  outChannel = fos.getChannel();

  //②分配指定大小的缓冲区
  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
  int readSize = inChannel.read(buf);
  //③将通道中的数据存入缓冲区中
  while (inChannel.read(buf) != -1) {
      buf.flip(); //切换读取数据的模式
      //④将缓冲区中的数据写入通道中
      int write = outChannel.write(buf);
      buf.clear(); //清空缓冲区
  }
} catch (IOException e) {
  e.printStackTrace();
} finally {
  if (outChannel != null) {
      try {
          outChannel.close();
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }

  if (inChannel != null) {
      try {
          inChannel.close();
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }

  if (fos != null) {
      try {
          fos.close();
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }

  if (fis != null) {
      try {
          fis.close();
      } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }
}

long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("耗费时间为：" + (end - start));

使用直接缓冲区完成文件的复制（内存映射文件）

long start = System.currentTimeMillis();

FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/1.mkv"), StandardOpenOption.READ);
FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/2.mkv"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);

//内存映射文件
MappedByteBuffer inMappedBuf = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
MappedByteBuffer outMappedBuf = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());

//直接对缓冲区进行数据的读写操作
byte[] dst = new byte[inMappedBuf.limit()];
inMappedBuf.get(dst);
outMappedBuf.put(dst);

inChannel.close();
outChannel.close();

long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("耗费时间为：" + (end - start));

通道之间的数据传输（直接缓冲区）

FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/1.mkv"), StandardOpenOption.READ);
FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/2.mkv"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);

// inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);
outChannel.transferFrom(inChannel, 0, inChannel.size());

inChannel.close();
outChannel.close();

分散（Scatter）和聚集（Gather）

分散读取（Scattering Reads）是指从 Channel 中读取的数据“分散”到多个 Buffer 中。

注意：按照缓冲区的顺序，从 Channe 中读取的数据依次将 Buffer 填满。
聚集写入（Gathering Writes）是指将多个 Buffer 中的数据“聚集”到 Channel 。

注意：按照缓冲区的顺序，写入 position 和 limit 之间的数据到 Channel 。

RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("1.txt", "rw");

//1. 获取通道
FileChannel channel1 = raf1.getChannel();

//2. 分配指定大小的缓冲区
ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(100);
ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(1024);

//3. 分散读取
ByteBuffer[] bufs = {buf1, buf2};
channel1.read(bufs);

for (ByteBuffer byteBuffer : bufs) {
    byteBuffer.flip();
}

System.out.println(new String(bufs[0].array(), 0, bufs[0].limit()));
System.out.println("-----------------");
System.out.println(new String(bufs[1].array(), 0, bufs[1].limit()));

//4. 聚集写入
RandomAccessFile raf2 = new RandomAccessFile("2.txt", "rw");
FileChannel channel2 = raf2.getChannel();

channel2.write(bufs);

FileChannel 的常用方法

方法	描述
int read(ByteBuffer dst)	从 Channel 中读取数据到 ByteBuffer
long read(ByteBuffer[] dsts)	将 Channel 中的数据“分散”到 ByteBuffer[]
int write(ByteBuffer src)	将 Bytebuffer 中的数据写入到 Channel
long write(ByteBuffer[] srcs)	将 Bytebuffer[] 中的数据“聚集”到 Channel
long position()	返回此通道的文件位置
FileChannel position(long p)	设置此通道的文件位置
long size()	返回此通道的文件的当前大小
FileChannel truncate(long s)	将此通道的文件截取为给定大小
void force(boolean metaData)	强制将所有对此通道的文件更新写入到存储设备中

字符集：Charset

编码：字符串 -> 字节数组
解码：字节数组 -> 字符串

代码示例

Charset cs1 = Charset.forName("GBK");

//获取编码器
CharsetEncoder ce = cs1.newEncoder();

//获取解码器
CharsetDecoder cd = cs1.newDecoder();

CharBuffer cBuf = CharBuffer.allocate(1024);
cBuf.put("尚硅谷威武！");
cBuf.flip();

//编码
ByteBuffer bBuf = ce.encode(cBuf);

for (int i = 0; i < 12; i++) {
    System.out.println(bBuf.get());
}

//解码
bBuf.flip();
CharBuffer cBuf2 = cd.decode(bBuf);
System.out.println(cBuf2.toString());

System.out.println("------------------------------------------------------");

Charset cs2 = Charset.forName("UTF-8");
bBuf.flip();
CharBuffer cBuf3 = cs2.decode(bBuf);
System.out.println(cBuf3.toString());

NIO 的非阻塞式网络通信

阻塞与非阻塞

传统的IO流都是阻塞式的。也就是说，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写入，该线程在此期间不能执行其他任务。因此,在完成网络通信进行IO操作时，由于线程会阻塞，所以服务器端必须为每个客户端都提供一个独立的线程进行处理，当服务器端需要处理大量客户端时，性能急剧下降。
Java NIO是非阻塞模式的。当线程从某通道进行读写数据时，若没有数据可用时，该线程可以进行其他任务。线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其他通道上执行IO操作，所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。因此，NO可以让服务器端使用一个或有限几个线程来同时处理连接到服务器端的所有客户端。

选择器（Selector）

选择器（Selector）是 SelectableChannel 对象的多路复用器，Selector 可以同时监控多个 SelectableChannel 的IO状况，也就是说，利用 Selector 可使一个单独的线程管理多个 Channel。 Selector是非阻塞IO的核心。
SelectableChannel 的结构如下图

选择器（Selector）的应用

创建 Selector：通过调用 Selector.open() 方法创建一个 Selector
```
// 创建选择器
Selector selector = Selector.open();
```

向选择器注册通道：SelectableChanne.register(Selector sel, int ops)

// 创建一个 Socket 套接字
Socket socket = new Socket(InetAddressgetbyname("127.0.0.1), 9898);
// 获取 SocketChannel
SocketChannel channel = socket . getChannel();

// 创建选择器
Selector selector = Selector.open();

// 将 SocketChannel 切换到非阻塞模式
channel.configureBlocking(false);
// 向 Selector 注册 Channel
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

当调用 register(Selector sel, int ops) 将通道注册选择器时，选择器对通道的监听事件，需要通过第二个参数 ops 指定
可以监听的事件类型（可使用 SelectionKey的四个常量表示）:
- 读：SelectionKey.OP_READ （1）
- 写：SelectionKey.OP_WRITE （4）
- 连接：SelectionKey.OP_CONNECT （8）
- 接收：SelectionKey.OP_ACCEPT (16)
- 若注册时不止监听一个事件，则可以使用“位或”操作符连接例。
```
// 注册“监听事件”
int interestset = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;
```

SelectionKey

SelectionKey：表示 SelectableChannel 和 Selector 之间的注册关系。每次向选择器注册通道时就会选择一个事件(选择键)。选择键包含两个表示为整数值的操作集。操作集的每一位都表示该键的通道所支持的一类可选择操作。

方法	描述
int interestors()	获取感兴趣事件集合
int readyops()	获取通道已经准备就绪的操作的集合
SelectableChannel channel()	获取注册通道
Selector selector()	返回选择器
boolean isReadable()	检测 Channal 中读事件是否就绪
boolean isWritable()	检测 Channal 中写事件是否就绪
boolean isConnectable()	检测 Channel 中连接是否就绪
boolean isAcceptable()	检测 Channel 中接收是否就绪

Selector 的常用方法

方法	描述
Set keys()	所有的 SelectionKey 集合。代表注册在该 Selector上的 Channel
selectedKeys()	被选择的 SelectionKey 集合。返回此 Selector 的已选择键集
int select()	监控所有注册的 Channel，当它们中间有需要处理的 IO 操作时，该方法返回，并将对应得的 SelectionKey 加入被选择的 SelectionKey 集合中，该方法返回这些 Channel 的数量。
int select(long timeout)	可以设置超时时长的 `select()` 操作
int selectNow()	执行一个立即返回的 `select()` 操作，该方法不会阻塞线程
Selector wakeup()	使一个还未返回的 `select()` 方法立即返回
vold close()	关闭该选择器

SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel

Java NIO 中的 SocketChannel 是一个连接到TCP网络套接字的通道。

操作步骤：
- 打开 SocketChannel
- 读写数据
- 关闭 SocketChannel

Java NIO 中的 ServerSocketChannel 是一个可以监听新进来的TCP连接的通道，就像标准IO中的 ServerSocket 一样。

Java NIO 中的 DatagramChannel 是一个能收发UDP包的通道。

操作步骤：
- 打开 DatagramChannel
- 接收/发送数据

代码示例

NIO阻塞，客户端向服务端发送文件

//客户端
@Test
public void client() throws IOException{
  //1. 获取通道
  SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));

  FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.jpg"), StandardOpenOption.READ);

  //2. 分配指定大小的缓冲区
  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

  //3. 读取本地文件，并发送到服务端
  while(inChannel.read(buf) != -1){
      buf.flip();
      sChannel.write(buf);
      buf.clear();
  }

  //4. 关闭通道
  inChannel.close();
  sChannel.close();
}

//服务端
@Test
public void server() throws IOException{
  //1. 获取通道
  ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();

  FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("2.jpg"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);

  //2. 绑定连接
  ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));

  //3. 获取客户端连接的通道
  SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();

  //4. 分配指定大小的缓冲区
  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

  //5. 接收客户端的数据，并保存到本地
  while(sChannel.read(buf) != -1){
      buf.flip();
      outChannel.write(buf);
      buf.clear();
  }

  //6. 关闭通道
  sChannel.close();
  outChannel.close();
  ssChannel.close();

}

NIO阻塞，客户端向服务端发送文件，并接收回复

//客户端
@Test
public void client() throws IOException{
  SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));

  FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.jpg"), StandardOpenOption.READ);

  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

  while(inChannel.read(buf) != -1){
      buf.flip();
      sChannel.write(buf);
      buf.clear();
  }

  // 通知服务端通信完成
  sChannel.shutdownOutput();

  //接收服务端的反馈
  int len = 0;
  while((len = sChannel.read(buf)) != -1){
      buf.flip();
      System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));
      buf.clear();
  }

  inChannel.close();
  sChannel.close();
}

//服务端
@Test
public void server() throws IOException{
  ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();

  FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("2.jpg"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);

  ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));

  SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();

  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

  while(sChannel.read(buf) != -1){
      buf.flip();
      outChannel.write(buf);
      buf.clear();
  }

  //发送反馈给客户端
  buf.put("服务端接收数据成功".getBytes());
  buf.flip();
  sChannel.write(buf);

  sChannel.close();
  outChannel.close();
  ssChannel.close();
}

NIO非阻塞，聊天室

//客户端
@Test
public void client() throws IOException {
  //1. 获取通道
  SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));

  //2. 切换非阻塞模式
  sChannel.configureBlocking(false);

  //3. 分配指定大小的缓冲区
  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

  //4. 发送数据给服务端
  Scanner scan = new Scanner(System.in);

  while (scan.hasNext()) {
      String str = scan.next();
      buf.put((new Date().toString() + "\n" + str).getBytes());
      buf.flip();
      sChannel.write(buf);
      buf.clear();
  }

  //5. 关闭通道
  sChannel.close();
}

//服务端
@Test
public void server() throws IOException {
  //1. 获取通道
  ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();

  //2. 切换非阻塞模式
  ssChannel.configureBlocking(false);

  //3. 绑定连接
  ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));

  //4. 获取选择器
  Selector selector = Selector.open();

  //5. 将通道注册到选择器上, 并且指定“监听接收事件”
  ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

  //6. 轮询式的获取选择器上已经“准备就绪”的事件
  while (selector.select() > 0) {

      //7. 获取当前选择器中所有注册的“选择键(已就绪的监听事件)”
      Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();

      while (it.hasNext()) {
          //8. 获取准备“就绪”的是事件
          SelectionKey sk = it.next();

          //9. 判断具体是什么事件准备就绪
          if (sk.isAcceptable()) {
              //10. 若“接收就绪”，获取客户端连接
              SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();

              //11. 切换非阻塞模式
              sChannel.configureBlocking(false);

              //12. 将该通道注册到选择器上
              sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
          } else if (sk.isReadable()) {
              //13. 获取当前选择器上“读就绪”状态的通道
              SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel();

              //14. 读取数据
              ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

              int len = 0;
              while ((len = sChannel.read(buf)) > 0) {
                  buf.flip();
                  System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));
                  buf.clear();
              }
          }

          //15. 取消选择键 SelectionKey
          it.remove();
      }
  }
}

NIO非阻塞，聊天室，UDP连接

@Test
public void send() throws IOException {
  DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();

  dc.configureBlocking(false);

  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

  Scanner scan = new Scanner(System.in);

  while (scan.hasNext()) {
      String str = scan.next();
      buf.put((new Date().toString() + ":\n" + str).getBytes());
      buf.flip();
      dc.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));
      buf.clear();
  }

  dc.close();
}

@Test
public void receive() throws IOException {
  DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();

  dc.configureBlocking(false);

  dc.bind(new InetSocketAddress(9898));

  Selector selector = Selector.open();

  dc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

  while (selector.select() > 0) {
      Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();

      while (it.hasNext()) {
          SelectionKey sk = it.next();

          if (sk.isReadable()) {
              ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

              dc.receive(buf);
              buf.flip();
              System.out.println(new String(buf.array(), 0, buf.limit()));
              buf.clear();
          }
      }

      it.remove();
  }
}

管道（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。

代码示例

//1. 获取管道
Pipe pipe = Pipe.open();

//2. 将缓冲区中的数据写入管道
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
buf.put("通过单向管道发送数据".getBytes());
buf.flip();
sinkChannel.write(buf);

//3. 读取缓冲区中的数据
Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();
buf.flip();
int len = sourceChannel.read(buf);
System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));

sourceChannel.close();
sinkChannel.close();

Java NIO2（Path、Paths与Files）

NIO.2

随着 JDK7 的发布，Java对 NIO 进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为 NIO.2。因为NIO提供的一些功能，NIO已经成为文件处理中越来越重要的部分。

Path 与 Paths

java.nio.file.Path 接口代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。

Paths 提供的 get() 方法用来获取Path对象：

Path get( String first, String.more)：用于将多个字符串串连成路径。

Path常用方法：

boolean endsWith( String path)：判断是否以 path 路径结束
boolean startsWith( String path)：判断是否以 path 路径开始
boolean isAbsolute()：判断是否是绝对路径
Path getFileName()：返回与调用Path对象关联的文件名
Path getName(int idx)：返回指定素引位置idx的路径名称
int getNameCount()：返回Path根目录后面元素的数量
Path getParent()：返回Path对象包含整个路径，不包含Path对象指定的文件路径
Path getRoot()：返回调用Path对象的根路径
Path resolve(Path p)：将相对路径解析为绝对路径
Path toAbsolutePath()：作为绝对路径返回调用Path对象
String toString()：返回调用Path对象的字符串表示形式

Files 类

java.nio.file.Files 用于操作文件或目录的工具类。

Files 常用方法：

Path copy(Path src, Path dest, CopyOption … how)：文件的复制
Path createDirectory(Path path, FileAttribute<?> … att)：创建一个目录
Path createFile(Path path, FileAttribute<?> … arr)：创建一个文件
void delete(Path path)：删除一个文件
Path move(Path src, Path dest, CopyOption … how)：将 src 移动到 dest 位置
long size(Path path)：返回 path 指定文件的大小

自动资源管理

Java 7 增加了一个新特性 try-with-resource，该特性提供了另外种管理资源的方式，这种方式能自动关闭文件。这个特性有时被称为自动资源管理（Automatic Resource Management，ARM），该特性以 try 语句的扩展版为基础。自动资源管理主要用于，当不再需要文件(或其他资源)时可以防止无意中忘记释放它们。

参考

尚硅谷NIO视频(java nio线程精讲)

码农公寓

尚硅谷-NIO

Java NIO简介

Java NIO与IO的主要区别

缓冲区（Buffer）和通道（Channel）

缓冲区（Buffer）

缓冲区的基本属性

代码示例

Buffer 的常用方法

缓冲区的数据操作

代码示例

直接与非直接缓冲区

通道（Channel）

通道的数据传输

代码示例

分散（Scatter）和聚集（Gather）

FileChannel 的常用方法

字符集：Charset

代码示例

NIO 的非阻塞式网络通信

阻塞与非阻塞

选择器（Selector）

选择器（Selector）的应用

SelectionKey

Selector 的常用方法

SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel

代码示例

管道（Pipe）

代码示例

Java NIO2（Path、Paths与Files）

NIO.2

Path 与 Paths

Files 类

自动资源管理

参考

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