一．java NIO 和阻塞I/O的差別
1. 阻塞I/O通信模型
假如現在你對阻塞I/O已有了一定了解，我們知道阻塞I/O在調用InputStream.read()方法時是阻塞的，它會一直等到資料到來時（或逾時）才會傳回；同樣，在調用ServerSocket.accept()方法時，也會一直阻塞到有用戶端連接配接才會傳回，每個用戶端連接配接過來後，服務端都會啟動一個線程去處理該用戶端的請求。阻塞I/O的通信模型示意圖如下：
如果你細細分析，一定會發現阻塞I/O存在一些缺點。根據阻塞I/O通信模型，我總結了它的兩點缺點：
1. 當用戶端多時，會建立大量的處理線程。且每個線程都要占用棧空間和一些CPU時間
2. 阻塞可能帶來頻繁的上下文切換，且大部分上下文切換可能是無意義的。
在這種情況下非阻塞式I/O就有了它的應用前景。
2. java NIO原理及通信模型
Java NIO是在jdk1.4開始使用的，它既可以說成“新I/O”，也可以說成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理：
1. 由一個專門的線程來處理所有的 IO 事件，并負責分發。
2. 事件驅動機制：事件到的時候觸發，而不是同步的去監視事件。
3. 線程通訊：線程之間通過 wait,notify 等方式通訊。保證每次上下文切換都是有意義的。減少無謂的線程切換。
閱讀過一些資料之後，下面貼出我了解的java NIO的工作原理圖：
（注：每個線程的處理流程大概都是讀取資料、解碼、計算處理、編碼、發送響應。）
Java NIO的服務端隻需啟動一個專門的線程來處理所有的 IO 事件，這種通信模型是怎麼實作的呢？呵呵，我們一起來探究它的奧秘吧。java NIO采用了雙向通道（channel）進行資料傳輸，而不是單向的流（stream），在通道上可以注冊我們感興趣的事件。一共有以下四種事件：
| 事件名 | 對應值 |
| 服務端接收用戶端連接配接事件 | SelectionKey.OP_ACCEPT(16) |
| 用戶端連接配接服務端事件 | SelectionKey.OP_CONNECT(8) |
| 讀事件 | SelectionKey.OP_READ(1) |
| 寫事件 | SelectionKey.OP_WRITE(4) |
服務端和用戶端各自維護一個管理通道的對象，我們稱之為selector，該對象能檢測一個或多個通道 (channel) 上的事件。我們以服務端為例，如果服務端的selector上注冊了讀事件，某時刻用戶端給服務端發送了一些資料，阻塞I/O這時會調用read()方法阻塞地讀取資料，而NIO的服務端會在selector中添加一個讀事件。服務端的處理線程會輪詢地通路selector，如果通路selector時發現有感興趣的事件到達，則處理這些事件，如果沒有感興趣的事件到達，則處理線程會一直阻塞直到感興趣的事件到達為止。下面是我了解的java NIO的通信模型示意圖：
二．java NIO服務端和用戶端代碼實作
package test;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
/**
* Created by Jason on 2016/7/25.
*/
public class NIOServer {
//通道管理器
private Selector selector;
/**
* 獲得一個ServerSocket通道，并對該通道做一些初始化的工作
* @param port 綁定的端口号
* @throws IOException
*/
public void initServer(int port) throws IOException {
// 獲得一個ServerSocket通道
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
// 設定通道為非阻塞
serverChannel.configureBlocking(false);
// 将該通道對應的ServerSocket綁定到port端口
serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
// 獲得一個通道管理器
this.selector = Selector.open();
//将通道管理器和該通道綁定，并為該通道注冊SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注冊該事件後，
//當該事件到達時，selector.select()會傳回，如果該事件沒到達selector.select()會一直阻塞。
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}
/**
* 采用輪詢的方式監聽selector上是否有需要處理的事件，如果有，則進行處理
* @throws IOException
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public void listen() throws IOException {
System.out.println("服務端啟動成功！");
// 輪詢通路selector
while (true) {
//當注冊的事件到達時，方法傳回；否則,該方法會一直阻塞
selector.select();
// 獲得selector中選中的項的疊代器，選中的項為注冊的事件
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
// 删除已選的key,以防重複處理
ite.remove();
// 用戶端請求連接配接事件
if (key.isAcceptable()) {
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key
.channel();
// 獲得和用戶端連接配接的通道
SocketChannel channel = server.accept();
// 設定成非阻塞
channel.configureBlocking(false);
//在這裡可以給用戶端發送資訊哦
channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向用戶端發送了一條資訊").getBytes()));
//在和用戶端連接配接成功之後，為了可以接收到用戶端的資訊，需要給通道設定讀的權限。
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
// 獲得了可讀的事件
} else if (key.isReadable()) {
read(key);
}
}
}
}
/**
* 處理讀取用戶端發來的資訊 的事件
* @param key
* @throws IOException
*/
public void read(SelectionKey key) throws IOException{
// 伺服器可讀取消息:得到事件發生的Socket通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
// 建立讀取的緩沖區
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服務端收到資訊："+msg);
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
channel.write(outBuffer);// 将消息回送給用戶端
}
/**
* 啟動服務端測試
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOServer server = new NIOServer();
server.initServer(8000);
server.listen();
}
}
用戶端：
package test;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
/**
* Created by Jason on 2016/7/25.
*/
public class NIOClient {
//通道管理器
private Selector selector;
/**
* 獲得一個Socket通道，并對該通道做一些初始化的工作
* @param ip 連接配接的伺服器的ip
* @param port 連接配接的伺服器的端口号
* @throws IOException
*/
public void initClient(String ip,int port) throws IOException {
// 獲得一個Socket通道
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
// 設定通道為非阻塞
channel.configureBlocking(false);
// 獲得一個通道管理器
this.selector = Selector.open();
// 用戶端連接配接伺服器,其實方法執行并沒有實作連接配接，需要在listen（）方法中調
//用channel.finishConnect();才能完成連接配接
channel.connect(new InetSocketAddress(ip,port));
//将通道管理器和該通道綁定，并為該通道注冊SelectionKey.OP_CONNECT事件。
channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
}
/**
* 采用輪詢的方式監聽selector上是否有需要處理的事件，如果有，則進行處理
* @throws IOException
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public void listen() throws IOException {
// 輪詢通路selector
while (true) {
selector.select();
// 獲得selector中選中的項的疊代器
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
// 删除已選的key,以防重複處理
ite.remove();
// 連接配接事件發生
if (key.isConnectable()) {
SocketChannel channel = (SocketChannel) key
.channel();
// 如果正在連接配接，則完成連接配接
if(channel.isConnectionPending()){
channel.finishConnect();
}
// 設定成非阻塞
channel.configureBlocking(false);
//在這裡可以給服務端發送資訊哦
channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服務端發送了一條資訊").getBytes()));
//在和服務端連接配接成功之後，為了可以接收到服務端的資訊，需要給通道設定讀的權限。
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
// 獲得了可讀的事件
} else if (key.isReadable()) {
read(key);
}
}
}
}
/**
* 處理讀取服務端發來的資訊 的事件
* @param key
* @throws IOException
*/
public void read(SelectionKey key) throws IOException{
//和服務端的read方法一樣
}
/**
* 啟動用戶端測試
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOClient client = new NIOClient();
client.initClient("localhost",8000);
client.listen();
}
}
以上借鑒分享資料整理： http://weixiaolu.iteye.com/blog/1479656