NIO 概述

NIO有三个核心组件:

  • 通道(Channels)
  • 缓存(Buffers)
  • 选择器(Selectors)

实际上,NIO的组件和类远不止这三个,但这个三个组件是核心。至于其它组件,例如Pipe和FileLock只不过是围绕在三大核心组件旁的实用工具类。因此,本文将重点关注这三个组件。其它组件也会在本系列其它相应的文章里介绍。

通道和缓存

在NIO里,所有IO都是从通道开始的。通道和流有点相似,可以将数据从通道读入缓存,也可以将数据从缓存写入通道,图示如下:

通道和缓存都有多种类型,下面是NIO主要的通道类型列表:

  • FileChannel 文件通道
  • DatagramChannel 数据报通道
  • SocketChannel socket通道
  • ServerSocketChannel serversocket通道

如你所见,这些通道涵盖了网络IO(包括UDP和TCP)和文件IO。除此之外还有一些有意思的接口,限于篇幅,本文不提及,但在本系列相关文章将做详述。 
NIO主要的缓存类型如下:

  • ByteBuffer 字节缓存
  • CharBuffer 字符缓存
  • DoubleBuffer 双精度浮点类型缓存
  • FloatBuffer 单精度浮点类型缓存
  • IntBuffer 整型缓存
  • LongBuffer 长整型缓存
  • ShortBuffer 短整型缓存

这些缓存涵盖了你可以通过IO发送的基本数据类型:byte, short, int, long, float, double 和 char。此外,还有 MappedByteBuffer (映射字节缓存)可用来处理内存映射文件(memory mapped files),此文也不作详述。

选择器

选择器允许单线程处理多个通道,这在当程序开了很多通道连接,但每个通道连接的通信量都不大时(比如说聊天服务器)使用起来很方便。下面是单个线程使用选择器来管理三个通道的示意图:

使用选择器时,首先要将通道注册到选择器,然后调用选择器的select()方法,这个方法会一直阻塞,直到有一个注册了的通道准备就绪触发事件。一旦select()方法返回,线程就可以处理这些事件,诸如连接接入、数据到达等事件。

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