在Java中，NIO（New Input/Output）即新输入/输出，是Java 1.4版本引入的一套非阻塞IO的API。与传统的IO（Blocking IO）相比，NIO提供了更为高效的处理方式，特别是在处理大量并发连接时，NIO能够显著提升性能和响应速度。
NIO的核心组件
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Buffer：在NIO中，数据是通过缓冲区进行读写的。Buffered类是NIO的核心，它代表了一个字节数组，在进行IO操作时，数据会先被读取到Buffer中，然后再进行处理。
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Channels：在NIO中，Channel类似于传统IO的Stream，但是Channel是双向的，可以同时进行读和写操作。Java中常用的Channel有FileChannel、SocketChannel和ServerSocketChannel等。
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Selectors：这是NIO的核心功能之一。Selector可以监视多个通道的状态，通过注册不同的事件（如连接、读、写），可以实现一个单线程管理多个通道的模型，从而减少资源消耗，提高性能。
NIO的非阻塞特性
NIO允许应用程序在执行IO操作时不阻塞。对于传统的阻塞IO，当一个线程在进行读或写操作时，如果没有数据可处理，该线程会被阻塞，直到有数据到达。而在NIO中，线程可以继续执行其他任务，直到有数据准备好为止。
NIO的简单示例
下面是一个使用Java NIO的简单服务器示例，它可以处理多个客户端的连接。
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
public class NIOServer {
public static void main(String[] args) {
try {
// 创建Selector
Selector selector = Selector.open();
// 打开ServerSocketChannel
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 将Channel注册到Selector，并监听接收连接事件
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
System.out.println("服务器启动，等待连接...");
while (true) {
// 等待事件发生
selector.select();
Iterator<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys().iterator();
while (keys.hasNext()) {
SelectionKey key = keys.next();
keys.remove();
if (key.isAcceptable()) {
// 接受连接
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
System.out.println("新客户端连接: " + socketChannel.getRemoteAddress());
} else if (key.isReadable()) {
// 读取数据
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(256);
int bytesRead = socketChannel.read(buffer);
if (bytesRead == -1) {
// 客户端关闭连接
System.out.println("客户端关闭连接: " + socketChannel.getRemoteAddress());
socketChannel.close();
} else {
// 将缓冲区中的数据转换为字符串并打印
buffer.flip();
String message = new String(buffer.array(), 0, bytesRead);
System.out.println("收到消息: " + message);
}
}
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
总结
Java NIO提供了一种高效的IO处理方式，通过Buffer、Channel和Selector的组合，可以实现对多个连接的非阻塞处理。此架构特别适合于高并发、大流量的网络应用。在实际开发中，合理应用NIO能够减少系统资源消耗，提高应用程序的响应能力和性能。通过这个简单的服务器示例，我们可以看到NIO的基本使用方式和概念，实际应用中，NIO的优势会在更复杂的场景中体现得更加明显。
