如何分析NIO

一、NIO概述

NIO（Non-blocking I/O，非阻塞I/O）是Java中的一个高性能I/O框架，它提供了一种简单、高效的I/O处理方式，NIO的核心思想是将I/O操作从同步变为异步，从而提高程序的并发性能，NIO主要包括Buffer、Channel和Selector三个核心组件，通过这三个组件可以实现非阻塞的文件读写、网络通信等功能。

二、NIO的基本概念

1. Buffer

Buffer是NIO中用于存储数据的容器，它可以在内存中直接进行读写操作，提高了I/O操作的效率，NIO中的Buffer分为两类：ByteBuffer和CharBuffer，ByteBuffer主要用于处理字节数据，而CharBuffer主要用于处理字符数据。

2. Channel

Channel是NIO中用于处理I/O操作的通道，每个Channel对应一个文件或网络连接，通过Channel可以进行数据的读取、写入等操作，NIO中的Channel分为两类：FileChannel和SocketChannel，FileChannel用于处理文件I/O操作，而SocketChannel用于处理网络I/O操作。

3. Selector

Selector是NIO中的选择器，它负责管理多个Channel的状态，当某个Channel上有事件发生时（如读、写事件），Selector会通知关联的线程进行处理，这样可以实现多个线程同时处理多个Channel的I/O操作，提高程序的并发性能。

三、NIO的工作流程

1. 创建FileChannel或SocketChannel对象，并与指定的文件或网络连接建立关联关系。

2. 创建一个Selector对象，并将需要处理的Channel注册到Selector上。

3. 向Selector注册感兴趣的事件类型（如读、写事件）。

4. 调用Selector的select方法，等待事件发生，当事件发生时，Selector会通知关联的线程进行处理。

5. 在处理事件的线程中，通过Selector获取关联的Channel，并进行相应的I/O操作。

6. 关闭Selector和相关资源。

四、NIO的示例代码

下面是一个简单的NIO示例代码，实现了一个简单的文件复制功能：

```java

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.channels.FileChannel;

import java.nio.channels.SelectionKey;

import java.nio.channels.Selector;

import java.nio.channels.ServerSocketChannel;

import java.nio.channels.SocketChannel;

import java.util.Iterator;

import java.util.Set;

public class NioDemo {

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

// 创建文件输入输出流

FileInputStream fis = new FileInputStream("source.txt");

FileOutputStream fos = new FileOutputStream("destination.txt");

// 创建文件通道

FileChannel inChannel = fis.getChannel();

FileChannel outChannel = fos.getChannel();

// 创建选择器

Selector selector = Selector.open();

// 向选择器注册读事件

inChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

// 创建服务器套接字通道，并绑定端口监听连接请求

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));

// 向选择器注册服务就绪事件，并将服务器套接字通道注册到选择器上

serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

// 进入事件循环，等待事件发生并处理

while (true) {

int readyChannels = selector.select(); // 等待事件发生，超时时间为0表示立即返回，不等待；其他正数表示等待的时间（单位：毫秒）

if (readyChannels == 0) { // 如果超时时间到了，继续等待下一个事件循环；否则跳出循环，处理已发生的事件

continue;

} else { // 处理已发生的事件

Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); // 获取已选中的键集合（包括关注的事件类型和对应的通道）

Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator(); // 遍历键集合（注意要使用迭代器而不是普通for循环）

while (keyIterator.hasNext()) { // 遍历已选中的键集合（即已发生的事件）

SelectionKey key = keyIterator.next(); // 获取当前键（即当前已发生的事件）

if (key != null) { // 如果当前键不为空（即存在已发生的事件）

if (key.isAcceptable()) { // 如果当前键是服务就绪事件（即有新的客户端连接请求）

ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel(); // 获取服务端通道（即新建立的客户端连接）

SocketChannel client = serverSocketChannel.accept(); // 接受客户端连接请求，返回一个新的客户端通道（即与客户端建立连接的套接字）

client.configureBlocking(false); // 将客户端通道设置为非阻塞模式（因为NIO是基于事件驱动的，不需要使用同步I/O）

client.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // 向选择器注册读事件（即准备接收客户端发送的数据）

client.write(ByteBuffer.wrap("Hello, World!".getBytes())); // 向客户端发送数据（这里只是简单地发送了一行文本）

} else if (key.isReadable()) { // 如果当前键是读事件（即有数据可读）

// 根据当前的SelectionKey获取关联的通道（即读事件的源通道）和服务端的套接字通道（即客户端连接的源套接字）

SocketChannel client = (SocketChannel) key.channel(); // 获取客户端通道（即与客户端建立连接的套接字）和服务器套接字通道（即服务端监听客户端连接请求的套接字）

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 根据需要分配缓冲区大小（这里为1KB）的空间来存储数据（这里只是简单地读取了一行文本）

int bytesRead = client.read(buffer); // 从客户端通道中读取数据到缓冲区中（这里只是简单地读取了一行文本）

if (bytesRead > 0) { // 如果读取到了数据（即缓冲区中有数据）则准备将其写入到目标通道中（这里只是简单地将数据写入到了文件通道中）

buffer.flip(); // 切换缓冲区为读模式（即将写模式切换为读模式，以便写入数据到目标通道中）