java NIO模型,三大核心原理,不防来看看

NIO(1)基本介绍
1)JAVA NIO全程 java non-blocking IO,是指JDK提供的新API 。从JDK1.4开始,Java提供了一系列改进的输入/输出的新特性,被统称为NIO,是同步非阻塞的
2)NIO相关类都被放在java.nio包及子包下,并且对原java.io包中的很多类进行改写
3)NIO有三大核心部分:Channel(通道),Buffer(缓冲区),Selector(选择器)
4)NIO是面向缓冲区,或者面向块编程的 。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区,需要时可在缓冲区中前后移动,这就增加了处理过程中的灵活性,使用它可以提供非阻塞式高伸缩性网络
5)Java NIO的非阻塞模式,使一个线程从某通道发送请求或者读取数据,但是它仅能得到目前可用的数据,如果目前没有数据可用时,就什么都不会获取,而不是保持线程阻塞,所以直至数据变的可以读取之前,该线程可以继续做其它的事情 。非阻塞也是如此,一个线程请求写入一些数据到某通道,但不需要等待它完全写入,这个线程同时可以去做别的事情
6)HTTP2.0使用了多路复用的技术,做到同一个连接并发处理多个请求,并且并发请求的数量比HTTP1.1大了好几个数量级
(2)NIO和BIO的比较
1)BIO以流的方式处理数据,而NIO以块的方式处理数据,块I/O的效率比流I/O高很多
2)BIO是阻塞的,NIO是非阻塞的
3)BIO基于字节流和字符流进行操作,而NIO基于Channel(通道)和Buffer(缓冲区)进行操作,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中 。Selector(选择器)用于监听多个通道的时间(比如:连接请求,数据到达等),因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道
(3)NIO三大核心原理
 

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每个channel都会对应一个Buffer
2)Selector 对应一个线程,一个线程对应多个channel(连接)
3)该图反应了有三个channel注册到该selector//程序
4)程序切换到哪个channel是由事件决定的,Event就是一个重要的概念
5)Selector 会根据不同的事件,在各个通道上切换
6)Buffer 就是一个内存块,底层是有一个数组
7)数据的读取写入是通过Buffer,这个和BIO,BIO中或者是输入流,或者是输出流, 不能双向,但是 NIO 的 Buffer 是可以读也可以写, 需要 flip 方法切换 。channel 是双向的, 可以返回底层操作系统的情况, 比如 linux,底层的操作系统通道就是双向的
缓冲区(Buffer)(1)基本介绍
缓冲区(Buffer):缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块,可以理解成是一个容器对象(含数组),该对象提供了一组方法,可以更轻松地使用内存块,缓冲区对象内置了一些机制,能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况 。Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道,但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer
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2)Buffer及其子类1)在 NIO 中,Buffer 是一个顶层父类,它是一个抽象类, 类的层级关系图:
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2)Buffer类定义了所有的缓冲区都具有的四个属性来提供关于其所包含的数据元素的信息:
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常用方法
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 通道(Channel)(1)基本介绍
NIO的通道类似于流,但有些区别如下:
通道可以同时进行读写,而流只能读或者写
通道可以实现异步读写数据
通道可以从缓冲读数据,也可以写数据到缓冲
BIO中的stream是单向的,例如FileInputStream对象只能进行读取数据的操作,而NIO中的通道(Channel)是双向的,可以读操作,也可以写操作
常见的Channel类有:FileChannel、DatagramChannel、ServerSocketChannel和SocketChannel 。
FileChannel用于文件的数据读写,DatagramChannel用于UDP的数据读写,ServerSocketChannel和SocketChannel用于TCP的数据读写
(2)FileChannel
 
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(3)案例1-本地文件写数据
public class NIOFileChannel01 { public static void main(String[] args) throws Exception{ String str = "hello,NIO"; //创建一个输出流->channel FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("/Users/Apple/学习/study/test01.txt"); //通过 fileOutputStream 获取 对应的 FileChannel //这个 fileChannel 真实 类型是 FileChannelImpl FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel(); //创建一个缓冲区 ByteBuffer ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); //将 str 放入 byteBuffer byteBuffer.put(str.getBytes()); //对byteBuffer 进行flip byteBuffer.flip(); //将byteBuffer 数据写入到 fileChannel fileChannel.write(byteBuffer); fileOutputStream.close(); }}


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