Java NIO教程

Java NIO（New I/O）是Java 1.4引进的一套新的I/O API，它可以以更加高效的方式进行文件读写、网络通信等操作。在本教程中，我们将深入探讨Java NIO的基础知识。

什么是Java NIO？

Java NIO是Java提供的一套更加高级的I/O操作API，它的目标是提高I/O操作的效率和可扩展性，以满足当今计算机系统日益增长的I/O密集型应用需求。

与传统的Java I/O API相比，Java NIO API更加灵活和高效，它可以同时处理多个Channel（通道），数据可以在Channel之间直接传输，而不必经过中间缓冲区的拷贝。此外，Java NIO API还引入了非阻塞式I/O，使得单个线程可以处理多个Channel的读写操作。

Java NIO核心概念

Java NIO的核心概念包括以下几个：

1. Channel

Channel代表着一个与之真实操作的连接点，比如一个网络Socket连接或一个文件处理器。Java NIO中所有的I/O都是通过Channel来完成的。

2. Buffer

Buffer是一个对象，它包含了要写入或要被读出的数据。在Java NIO中，所有的数据都是通过Buffer对象来处理的，不论是读入还是写出。

3. Selector

Selector是一个对象，它允许单个线程监视多个Channel的读写操作。通过Selector，一个单独的线程可以处理多个Channel的并发读写操作。

4. Non-Blocking I/O

Java NIO API还引入了非阻塞式I/O，允许单线程可以处理多个Channel的读写操作。非阻塞式I/O使得单线程可以同时处理多个Channel的读写操作，大大提高了系统的并发处理能力。

Java NIO的读写过程

Java NIO的读写操作通常是按照以下步骤进行的：

1. 打开Channel

比如我们要从一个文件中读取数据，那么我们需要打开一个FileChannel对象。

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("sample.txt");
FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();

2. 创建Buffer

在读写操作中，数据将被存储在一个Buffer对象中。我们需要通过allocate()方法来创建一个Buffer对象，并为其分配空间。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

3. 从Channel读取数据到Buffer中

fileChannel.read(buffer);

4. 从Buffer中读取数据

buffer.flip();
while (buffer.hasRemaining()) {
    System.out.print((char) buffer.get());
}

5. 关闭Channel

如果非阻塞式I/O，我们需要不断轮询Selector来等待Channel的就绪事件，从而进行读写操作。

socketChannel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_CREATE);
while (true) {
    int readyChannels = selector.select();
    if (readyChannels == 0) continue;
    Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
    while (keyIterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = keyIterator.next();
        if (key.isAcceptable()) {
            // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
        } else if (key.isConnectable()) {
            // a connection was established with a remote server.
        } else if (key.isReadable()) {
            // a channel is ready for reading.
        } else if (key.isWritable()) {
            // a channel is ready for writing.
        }
        keyIterator.remove();
    }
}

总结

Java NIO提供了一套更加高效和灵活的I/O操作API，能够满足当今计算机系统日益增长的I/O密集型应用需求。在本教程中，我们对Java NIO的核心概念进行了介绍，并演示了Java NIO的基本读写操作过程。