java NIO教程

NIO 是 New I/O 的缩写，要了解它真正的内涵，需要掌握的知识还是比较多的。我努力在这几篇笔记里，勾勒出整个io的面貌。为大家的深入学习铺路。

I/O简史

想理解I/O的全部，java的I/O历史是必须要了解的。java的I/O历史也从一个侧面反应了java的发展史。

JDK1.0-1.3

在这个时期的java中，基本上可以说没有完整的I/O支持。因为这一时期的java I/O操作是阻塞的，所以I/O效率是较为底下的，基本上想要有比较好的I/O解决方案，基本靠自己。这时期java在服务器端一直没有得到重用，和糟糕的I/O效率是有很大的关系的。不但I/O弄的不好，而且一系列周边措施都没弄好。所支持的字符集编码有限，经常要进行手工的编码工作。而且没有正则表达式，处理数据十分困难。

JDK1.4-1.6

2002年发布的java1.4中，非阻塞I/O以JSR-51的身份加入到java语言中。同时字符集的编解码能力大大提升。而且有了基于perl实现的正则表达式类库。同时部分旧I/O底层实现，也用新I/O的方式重写，使得旧I/O的性能也有了提升。终于java在服务器端开始流行了起来。

与此同时，第三方也开始发力。谷歌发布了Guava类库，其中的I/O部分，极大的简化了一些文件的操作和数据的传输。同时Trustin Lee领导编写的nio框架netty与mina也广为流传开来，这对java nio的发展业是有着极大的推动力的。

JDK1.7至今

随着JSR-203的推出，是我们在java1.7中见到了NIO2。它为我们提供了必非阻塞更加强大的异步I/O操作能力，同时提供了一系列极为方便的对文件系统和文件属性进行操作的API。以及更加强大的网络I/O

I/O区别

阻塞I/O、非阻塞I/O、异步I/O之间到底有什么区别？为什么每一次的进步，都会促使java I/O能力的极大提升？我们举一个种菜游戏的例子。

假如有一个种菜游戏（就跟之前的QQ农场类似），在玩家种菜以后，必须一直呆在那个网页上，看着菜成熟，才可以收菜。这是极其浪费时间的，用户体验也一定不会好。这个游戏后来进行了改版，玩家种菜之后不用再一直停留在那个网页上了，只是需要时不时来看一遍，如果某一次查看时发现菜成熟了，就可以收菜了。当然，用户体验极大的提升了，用户所浪费的时间也减少了，但是为了更加提升用户体验，游戏又进行了改版。玩家种菜之后，不用再查看菜是否成熟了，等到菜成熟后，该游戏会自动给用户发送一个通知，告诉他，菜已成熟、赶紧来收。这样用户的基本上再也不用浪费时间了。

刚刚例子中的三个游戏版本，代表了三种I/O。阻塞I/O：在数据没有读写完成之前，CPU不可以进行下一步操作，这样CPU只好眼睁睁的在那里傻等。非阻塞I/O：在数据没有读写完成之前，CPU可以离开，只需要每隔一段时间询问一次。异步I/O：在数据没有读写完成之前，CPU可以离开也不用时不时的关心一下I/O，在数据读写完成时，主动通知CPU。三种I/O之间的效率，高低立判。

新I/O

咱们以java1.4所提出的非阻塞I/O，为切入点，开始了解全貌。

Channels

Buffers

Selectors

这三个类构成了非阻塞I/O的核心API。

Buffer译为缓存区，它是一块可以存储数据的内存。Channel有点像流，但它可读可写、从本地I/O到网络I/O都可以，绝大多数NIO都从一个Channel开始的，数据可以从Channel读到Buffer中，也可以从Buffer 写到Channel中。

非阻塞I/O中，CPU可以在数据没有读写完成之前离开，只需要每隔一段时间询问一次。询问数据是否读写完成，需要的CPU能力是极小的，但如果CPU经常切换任务所需要的保留现场和恢复现场的时间是较大的。所以可以就用一个线程来询问数据是否准备好。一个线程在多个通道内询问数据是否准备好，就需要管理多个通道的方式，这就是

使用Selector，得向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件。