Java NIO介绍

Java NIO（New IO）是Java提供的新的IO操作API，它提供了一种优化的IO操作方式，相比传统的IO方式，NIO有更好的可扩展性和更高的性能。下面将逐一介绍Java NIO的相关内容。

NIO与传统IO的区别

Java NIO和传统IO主要区别在于如何进行数据的读写。传统的IO方式是面向流（stream-oriented）的，即数据是通过一个或多个流进行读写的，而Java NIO则是面向缓冲区（buffer-oriented）的。也就是说，在Java NIO中，数据是先读入到缓冲区，再从缓冲区中进行读写操作。

这里有一个示意图来说明两种IO操作方式的区别：

在Java NIO中，如果要进行数据输入，则需要创建一个缓冲区，把数据读入到缓冲区中，然后从缓冲区中读取数据；如果要进行数据输出，则需要先把数据写入到缓冲区中，然后从缓冲区中输出数据。

NIO的核心组件

Java NIO的核心组件包括：

• 缓冲区（Buffer）
• 通道（Channel）
• 选择器（Selector）

缓冲区（Buffer）

缓冲区是一个连续的内存块，用来存储特定类型的数据。Java NIO中的所有数据都是通过缓冲区来进行读写操作的，因此缓冲区是Java NIO的核心部分。

Java NIO中的缓冲区有以下几种：

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

其中，ByteBuffer是最常用的缓冲区类型，其他类型则是对ByteBuffer的扩展。

每种缓冲区都有一组对应的读写方法，例如ByteBuffer有put()和get()方法，用于写入和读取数据。

通道（Channel）

通道是一个类似于流（stream）的对象，用于读取和写入数据。Java NIO中的通道包括以下几种：

• FileChannel：用于读写文件
• DatagramChannel：用于UDP协议的数据读写
• SocketChannel：用于TCP协议的数据读写
• ServerSocketChannel：用于监听TCP连接请求

通道可以非常灵活地进行读写操作，可以同时读写数据，也可以在同一个通道上进行多个读写操作。

选择器（Selector）

选择器是Java NIO提供的一个组件，用于监控多个通道的IO状态。当某个通道发生读写事件时，选择器会自动将该通道加入到已选择通道集合中，程序可以通过选择器获取已经就绪的通道进行读写操作。

选择器主要用于TCP协议的多路复用IO操作，可以大大提高程序的并发处理能力。

NIO的应用场景

Java NIO主要应用在以下几个方面：

• 低延迟的网络通信：Java NIO的选择器和通道可以实现非阻塞的TCP或UDP通信，从而减小了网络通信的延迟。
• 高可靠性的网络传输：Java NIO可以使用传输层协议的特性，实现较高的数据可靠性和稳定性。
• 大规模文件IO操作：Java NIO的FileChannel可以实现高效的读写大文件，相比传统IO方式，性能有很大提升。
• 高并发的服务器：Java NIO的选择器和通道可以实现并发的客户端连接处理，从而可以为高并发的服务器提供支持。

示例代码

下面是一个使用Java NIO进行文件复制的示例代码：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class FileCopy {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("output.txt");

        FileChannel inChannel = fis.getChannel();
        FileChannel outChannel = fos.getChannel();

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        while (inChannel.read(buffer) != -1) {
            buffer.flip();
            outChannel.write(buffer);
            buffer.clear();
        }

        inChannel.close();
        outChannel.close();
        fis.close();
        fos.close();
    }
}

在这个示例中，我们使用了FileChannel进行文件复制操作。首先创建一个输入文件的FileInputStream对象和输出文件的FileOutputStream对象，然后获取它们的通道。接着创建一个ByteBuffer用来进行数据读写操作，在循环中从输入通道中读取数据，并写入到输出通道中。注意要在每次读写操作前调用ByteBuffer的flip()方法，以确保缓冲区的数据能够正确读取或写入。最后关闭各种流和通道。