JAVA NIO之簡介

     NIO(New IO)是從Java1.4開始引入的，是可以替代Java IO API 的API。與阻塞式IO(傳統IO)不同，他提出了非阻塞信道和事件驅動的IO程式設計模式。現在常見的技術架構，很多都采用了NIO技術，例如：Tomcat、Netty、Jetty等。是以，學習和掌握NIO技術已經是程式員們必備的技能。

     Java.nio包中包含了很多類群組件，提供了很多進階的特性。其中核心應屬：Channels、Buffer、Selector這三部分。Channel和Buffer有好幾種類型，channel的主要實作包括有：FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel與ServerSocketChannel，涵蓋了TCP、UDP的網絡IO以及檔案IO。關于Buffer的實作基本是java基本類型的緩沖實作，即：ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、IntBuffer、FloatBuffer、ShortBuffer、LongBuffer。其中，還有個MappedByteBuffer，用于表示記憶體映射檔案，大大提高了檔案的讀寫效率。Selector允許單線程處理多個Channel通道，如果你的應用打開了多個連接配接（通道），但每個連接配接的流量都很低，使用Selector就會很友善，例如在一個聊天伺服器中。下圖是一個單線程使用一個Selector處理三個channel的示圖：

要使用Selector，必須向Selector中注冊Channel，然後調用他的select()方法。這個方法會一直阻塞到某個注冊的通道有事件就緒，一旦這個方法傳回，線程就可以處理這些事件，事件的例子有如新連接配接進來，資料接收等。

       NIO與傳統IO之間第一個最大的差別是，IO是面向流的，NIO是面向緩沖區的。JAVA IO面向流意味着每次從流中讀一個或多個位元組，直至讀取所有位元組，它們沒有被緩存在任何地方。此外，它不能前後移動流中的資料。如果需要前後移動從流中讀區的資料，需要先将它緩存到一個緩沖區。NIO的緩沖導向方法略有不同。資料讀取到它稍後處理的緩沖區，需要時可在緩沖區中前後移動。這一特性增加了處理過程中的靈活性。但是，還需要檢查是否該緩沖區中包含所有您需要處理的資料。而且，需確定當更多的資料讀入緩沖區時，不要覆寫緩沖區裡尚未處理的資料。

       IO的各種流是阻塞的。這意味着，當一個線程調用read()或write()時，該線程被阻塞，直到有一些資料被讀取，或資料完全寫入。該線程在此期間不能再幹任何事情了。NIO的非阻塞模式，使一個線程從某通道發送請求讀取資料，但是它僅能得到目前可用的資料，如果目前沒有資料可用時，就什麼都不會擷取。而不是保持線程阻塞，是以直至資料變的可以讀取之前，該線程可以做其他的事情。非阻塞寫也是如此。一個線程請求寫入一些資料到某通道，但不需要等待他完全寫入，這個線程可以同時去做别的事情。線程通常将非阻塞IO的空閑時間用于在其他通道上執行IO操作，是以一個單獨的線程現在可以管理多個輸入和輸出的通道。

       總之，NIO的讀寫都是操作緩沖區(Buffer)的，然後通過通道(channel )進行資料的互動。這篇文章先大概總結下NIO的特性及基本概念，後面詳細貼出其具體的實作機制與執行個體。NIO中除了這三個核心部分外，還有Pipe、FileLock、Scatter(分散)／Gatter(聚集)、transferFrom／transferTo等，後面博文再一一詳細介紹。