原生JDK网络编程之NIO篇

一、NIO是什么

NIO库是在JDK1.4中引入的。NIO弥补了原来的I/O的不足，它在标准Java代码中提供了高速的、面向块的I/O。
NIO可以称为 no-blocking io 或者 new io都可以。

二、NIO和BIO的主要区别

1、面向流和面向缓冲

BIO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。
BIO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。

2、阻塞与非阻塞IO

BIO的流是阻塞的。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。
NIO是非阻塞的。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读时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，在数据变的可读之前，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他通道上执行IO操作，所以一个单独的线程可以管理多个输入输出通道。

三、NIO三个核心组件

1、Selector选择器

Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以使用一个选择器注册多个通道，然后使用一个线程来操作这个选择器，进而选择通道。

2、Channel管道

通道，被建立的一个应用程序和操作系统交互事件、传递内容的渠道（注意是连接到操作系统）。那么既然是和操作系统进行内容的传递，那么说明应用程序可以通过通道读取数据，也可以通过通道向操作系统写数据，而且可以同时进行读写。
    所有被Selector注册的通道，只能是集成了SelectableChannel类的子类。
    ServerSocketChannel：应用服务器程序的监听通道。
    SocketChannel：TCP Socket套接字的监听通道。
    通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。

3、Buffer缓冲区

4、各组件的联系和使用

四、SelectionKey

SelectionKey是一个抽象类，表示selectableChannel在Selector中注册的标识。每个Channel向Selector注册时，都将会创建一个SelectionKey。SelectionKey将Channel与Selector建立了关系，并维护了channel事件。
可以通过cancel方法取消减，取消的键不会立即从selector中移除，而是添加到cancelledKeys中，在下一次select操作时移除它、所有在调用某个key时，需要使用isValid进行校验。

1、OP_READ

当操作系统读缓冲区有数据可读时就绪。读缓冲区并非时刻都有数据可读，所以channel一般需要注册该操作，仅当缓冲区有数据就绪时才发起读操作，有的放矢，避免浪费CPU。

2、OP_WRITE

当操作系统写缓冲区有空闲空间时就绪。一般情况下写缓冲区都有空闲空间，小块数据直接写入即可，没必要注册该操作类型，否则该条件不断就绪会浪费CPU；但如果是写密集型的任务，比如文件下载等，缓冲区很可能满，注册该类型就很有必要，同时注意写完后取消注册。

3、OP_CONNECT

当SocketChannel.connect()请求连接成功后就绪。该操作只给客户端使用。

4、OP_ACCEPT

当接收到一个客户端连接请求时就绪，该操作只给服务器使用。

五、BUFFER

ByteBuffer详解