[b]Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式：[/b] Channels and Buffers（通道和缓冲区）：标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）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。 Asynchronous IO（异步IO）：Java NIO可以让你异步的使用IO，例如：当线程从通道读取数据到缓冲区时，线程还是可以进行其他事情。当数据被写入到缓冲区时，线程可以继续处理它。从缓冲区写入通道也类似。 Selectors（选择器）：Java NIO引入了选择器的概念，选择器用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个的线程可以监听多个数据通道。 下面就来详细介绍Java NIO的相关知识。 [b][i]Java NIO 概述 [/i][/b] 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，但在我看来，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。 [u]Channel 和 Buffer [/u] 基本上，所有的 IO 在NIO 中都从一个Channel 开始。Channel 有点象流。 数据可以从Channel读到Buffer中，也可以从Buffer 写到Channel中。这里有个图示： [img]http://files.jb51.net/file_images/article/201410/2014102910153022.png[/img] Channel和Buffer有好几种类型。下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现： FileChannel DatagramChannel SocketChannel ServerSocketChannel 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。 与这些类一起的有一些有趣的接口，但为简单起见，我尽量在概述中不提到它们。本教程其它章节与它们相关的地方我会进行解释。 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 Mappedyteuffer，用于表示内存映射文件， 我也不打算在概述中说明。 Selector Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接（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。 这是在一个单线程中使用一个Selector处理3个Channel的图示： [img]http://files.jb51.net/file_images/article/201410/2014102910153023.png[/img] 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。 Java NIO vs. IO （本部分原文地址，作者：Jakob Jenkov，译者：郭蕾，校对：方腾飞） 当学习了Java NIO和IO的API后，一个问题马上涌入脑海： 引用 我应该何时使用IO，何时使用NIO呢？在本文中，我会尽量清晰地解析Java NIO和IO的差异、它们的使用场景，以及它们如何影响您的代码设计。 Java NIO和IO的主要区别 下表总结了Java NIO和IO之间的主要差别，我会更详细地描述表中每部分的差异。 IO NIO Stream oriented Buffer oriented Blocking IO Non blocking IO Selectors 面向流与面向缓冲 Java NIO和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。 Java 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。 阻塞与非阻塞IO 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。 Java 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，所以直至数据变的可以读取之前，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）。 选择器（Selectors） Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你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。 NIO和IO如何影响应用程序的设计 无论您选择IO或NIO工具箱，可能会影响您应用程序设计的以下几个方面： 对NIO或IO类的API调用。 数据处理。 用来处理数据的线程数。 API调用 当然，使用NIO的API调用时看起来与使用IO时有所不同，但这并不意外，因为并不是仅从一个InputStream逐字节读取，而是数据必须先读入缓冲区再处理。 数据处理 使用纯粹的NIO设计相较IO设计，数据处理也受到影响。 在IO设计中，我们从InputStream或 Reader逐字节读取数据。假设你正在处理一基于行的文本数据流，例如：  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。 (6)wakeUp() 某个线程调用select()方法后阻塞了，即使没有通道已经就绪，也有办法让其从select()方法返回。只要让其它线程在第一个线程调用select()方法的那个对象上调用Selector.wakeup()方法即可。阻塞在select()方法上的线程会立马返回。 如果有其它线程调用了wakeup()方法，但当前没有线程阻塞在select()方法上，下个调用select()方法的线程会立即“醒来（wake up）”。 (7)close() 用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector，且使注册到该Selector上的所有SelectionKey实例无效。通道本身并不会关闭。 (8)完整的示例 这里有一个完整的示例，打开一个Selector，注册一个通道注册到这个Selector上(通道的初始化过程略去),然后持续监控这个Selector的四种事件（接受，连接，读，写）是否就绪。 文件通道 （本部分原文链接，作者：Jakob Jenkov，译者：周泰，校对：丁一） Java NIO中的FileChannel是一个连接到文件的通道。可以通过文件通道读写文件。 FileChannel无法设置为非阻塞模式，它总是运行在阻塞模式下。 打开FileChannel 在使用FileChannel之前，必须先打开它。但是，我们无法直接打开一个FileChannel，需要通过使用一个InputStream、OutputStream或RandomAccessFile来获取一个FileChannel实例。下面是通过RandomAccessFile打开FileChannel的示例： 从FileChannel读取数据 调用多个read()方法之一从FileChannel中读取数据。如： 首先，分配一个Buffer。从FileChannel中读取的数据将被读到Buffer中。 然后，调用FileChannel.read()方法。该方法将数据从FileChannel读取到Buffer中。read()方法返回的int值表示了有多少字节被读到了Buffer中。如果返回-1，表示到了文件末尾。 向FileChannel写数据 使用FileChannel.write()方法向FileChannel写数据，该方法的参数是一个Buffer。如： 注意FileChannel.write()是在while循环中调用的。因为无法保证write()方法一次能向FileChannel写入多少字节，因此需要重复调用write()方法，直到Buffer中已经没有尚未写入通道的字节。 关闭FileChannel 用完FileChannel后必须将其关闭。如： FileChannel的position方法 有时可能需要在FileChannel的某个特定位置进行数据的读/写操作。可以通过调用position()方法获取FileChannel的当前位置。 也可以通过调用position(long pos)方法设置FileChannel的当前位置。 这里有两个例子： 如果将位置设置在文件结束符之后，然后试图从文件通道中读取数据，读方法将返回-1 —— 文件结束标志。 如果将位置设置在文件结束符之后，然后向通道中写数据，文件将撑大到当前位置并写入数据。这可能导致“文件空洞”，磁盘上物理文件中写入的数据间有空隙。 FileChannel的size方法 FileChannel实例的size()方法将返回该实例所关联文件的大小。如： FileChannel的truncate方法 可以使用FileChannel.truncate()方法截取一个文件。截取文件时，文件将中指定长度后面的部分将被删除。如： 这个例子截取文件的前1024个字节。 FileChannel的force方法 FileChannel.force()方法将通道里尚未写入磁盘的数据强制写到磁盘上。出于性能方面的考虑，操作系统会将数据缓存在内存中，所以无法保证写入到FileChannel里的数据一定会即时写到磁盘上。要保证这一点，需要调用force()方法。 force()方法有一个boolean类型的参数，指明是否同时将文件元数据（权限信息等）写到磁盘上。 下面的例子同时将文件数据和元数据强制写到磁盘上： Socket 通道 （本部分原文链接，作者：Jakob Jenkov，译者：郑玉婷，校对：丁一） Java NIO中的SocketChannel是一个连接到TCP网络套接字的通道。可以通过以下2种方式创建SocketChannel： 打开一个SocketChannel并连接到互联网上的某台服务器。 一个新连接到达ServerSocketChannel时，会创建一个SocketChannel。 打开 SocketChannel 下面是SocketChannel的打开方式： 关闭 SocketChannel 当用完SocketChannel之后调用SocketChannel.close()关闭SocketChannel： 从 SocketChannel 读取数据 要从SocketChannel中读取数据，调用一个read()的方法之一。以下是例子： 首先，分配一个Buffer。从SocketChannel读取到的数据将会放到这个Buffer中。 然后，调用SocketChannel.read()。该方法将数据从SocketChannel 读到Buffer中。read()方法返回的int值表示读了多少字节进Buffer里。如果返回的是-1，表示已经读到了流的末尾（连接关闭了）。 写入 SocketChannel 写数据到SocketChannel用的是SocketChannel.write()方法，该方法以一个Buffer作为参数。示例如下： 注意SocketChannel.write()方法的调用是在一个while循环中的。Write()方法无法保证能写多少字节到SocketChannel。所以，我们重复调用write()直到Buffer没有要写的字节为止。 非阻塞模式 可以设置 SocketChannel 为非阻塞模式（non-blocking mode）.设置之后，就可以在异步模式下调用connect(), read() 和write()了。 connect() 如果SocketChannel在非阻塞模式下，此时调用connect()，该方法可能在连接建立之前就返回了。为了确定连接是否建立，可以调用finishConnect()的方法。像这样： write() 非阻塞模式下，write()方法在尚未写出任何内容时可能就返回了。所以需要在循环中调用write()。前面已经有例子了，这里就不赘述了。 read() 非阻塞模式下,read()方法在尚未读取到任何数据时可能就返回了。所以需要关注它的int返回值，它会告诉你读取了多少字节。 非阻塞模式与选择器 非阻塞模式与选择器搭配会工作的更好，通过将一或多个SocketChannel注册到Selector，可以询问选择器哪个通道已经准备好了读取，写入等。Selector与SocketChannel的搭配使用会在后面详讲。 ServerSocket 通道 （本部分原文链接，作者：Jakob Jenkov，译者：郑玉婷，校对：丁一） 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。ServerSocketChannel类在 java.nio.channels包中。 这里有个例子： 打开 ServerSocketChannel 通过调用 ServerSocketChannel.open() 方法来打开ServerSocketChannel.如： 关闭 ServerSocketChannel 通过调用ServerSocketChannel.close() 方法来关闭ServerSocketChannel. 如： 监听新进来的连接 通过 ServerSocketChannel.accept() 方法监听新进来的连接。当 accept()方法返回的时候，它返回一个包含新进来的连接的 SocketChannel。因此，accept()方法会一直阻塞到有新连接到达。 通常不会仅仅只监听一个连接，在while循环中调用 accept()方法. 如下面的例子： 当然，也可以在while循环中使用除了true以外的其它退出准则。 非阻塞模式 ServerSocketChannel可以设置成非阻塞模式。在非阻塞模式下，accept() 方法会立刻返回，如果还没有新进来的连接，返回的将是null。 因此，需要检查返回的SocketChannel是否是null。如： Datagram 通道 （本部分原文链接，作者：Jakob Jenkov，译者：郑玉婷，校对：丁一） 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。 打开 DatagramChannel 下面是 DatagramChannel 的打开方式： 这个例子打开的 DatagramChannel可以在UDP端口9999上接收数据包。 接收数据 通过receive()方法从DatagramChannel接收数据，如： receive()方法会将接收到的数据包内容复制到指定的Buffer. 如果Buffer容不下收到的数据，多出的数据将被丢弃。 发送数据 通过send()方法从DatagramChannel发送数据，如: 这个例子发送一串字符到”jenkov.com”服务器的UDP端口80。 因为服务端并没有监控这个端口，所以什么也不会发生。也不会通知你发出的数据包是否已收到，因为UDP在数据传送方面没有任何保证。 连接到特定的地址 可以将DatagramChannel“连接”到网络中的特定地址的。由于UDP是无连接的，连接到特定地址并不会像TCP通道那样创建一个真正的连接。而是锁住DatagramChannel ，让其只能从特定地址收发数据。 这里有个例子: 当连接后，也可以使用read()和write()方法，就像在用传统的通道一样。只是在数据传送方面没有任何保证。这里有几个例子： 管道（Pipe） （本部分原文链接，作者：Jakob Jenkov，译者：黄忠，校对：丁一） 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。 这里是Pipe原理的图示： 创建管道 通过Pipe.open()方法打开管道。例如： 向管道写数据 要向管道写数据，需要访问sink通道。像这样： 通过调用SinkChannel的write()方法，将数据写入SinkChannel,像这样： 调用source通道的read()方法来读取数据，像这样： read()方法返回的int值会告诉我们多少字节被读进了缓冲区。