java的NIO和AIO

1. 什么是NIO

NIO是New I/O的简称，与旧式的基于流的I/O方法相对，从名字看，它表示新的一套Java I/O标 准。它是在Java 1.4中被纳入到JDK中的，并具有以下特性：

• NIO是基于块（Block）的，它以块为基本单位处理数据 （硬盘上存储的单位也是按Block来存储，这样性能上比基于流的方式要好一些）

• 为所有的原始类型提供（Buffer）缓存支持

• 增加通道（Channel）对象，作为新的原始 I/O 抽象

• 支持锁（我们在平时使用时经常能看到会出现一些.lock的文件，这说明有线程正在使用这把锁，当线程释放锁时，会把这个文件删除掉，这样其他线程才能继续拿到这把锁）和内存映射文件的文件访问接口 

• 提供了基于Selector的异步网络I/O

所有的从通道中的读写操作，都要经过Buffer，而通道就是io的抽象，通道的另一端就是操纵的文件。

2. Buffer

Java中Buffer的实现。基本的数据类型都有它对应的Buffer

Buffer的简单使用例子：

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        FileInputStream fin = new FileInputStream(new File("d:\buffer.tmp"));

        FileChannel fc = fin.getChannel();

        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        fc.read(byteBuffer);

        fc.close();

        byteBuffer.flip();//读写转换

    }

}

总结下使用的步骤是： 

1. 得到Channel

2. 申请Buffer

3. 建立Channel和Buffer的读/写关系

4. 关闭

下面的例子是使用NIO来复制文件：

public static void nioCopyFile(String resource, String destination)
            throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream(resource);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destination);
        FileChannel readChannel = fis.getChannel(); // 读文件通道
        FileChannel writeChannel = fos.getChannel(); // 写文件通道
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 读入数据缓存
        while (true) {
            buffer.clear();
            int len = readChannel.read(buffer); // 读入数据
            if (len == -1) {
                break; // 读取完毕
            }
            buffer.flip();
            writeChannel.write(buffer); // 写入文件
        }
        readChannel.close();
        writeChannel.close();
    }

Buffer中有3个重要的参数：位置（position）、容量（capactiy）和上限（limit）

 这里要区别下容量和上限，比如一个Buffer有10KB，那么10KB就是容量，我将5KB的文件读到Buffer中，那么上限就是5KB。

Buffer中大多数的方法都是去改变这3个参数来达到某些功能的：

public final Buffer rewind()     将position置零，并清除标志位（mark）

public final Buffer clear()        将position置零，同时将limit设置为capacity的大小，并清除了标志mark

public final Buffer flip()           先将limit设置到position所在位置，然后将position置零，并清除标志位mark，通常在读写转换时使用

文件映射到内存

public static void main(String[] args) throws Exception {
        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("C:\mapfile.txt", "rw");
        FileChannel fc = raf.getChannel();
        // 将文件映射到内存中
        MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0,
                raf.length());
        while (mbb.hasRemaining()) {
            System.out.print((char) mbb.get());
        }
        mbb.put(0, (byte) 98); // 修改文件
        raf.close();
    }

3. Channel 

Channel有点类似于流，一个Channel可以和文件或者网络Socket对应。

selector是一个选择器，它可以选择某一个Channel，然后做些事情。

一个线程可以对应一个selector，而一个selector可以轮询多个Channel，而每个Channel对应了一个Socket。

当selector调用select()时，会查看是否有客户端准备好了数据。当没有数据被准备好时，select()会阻塞。

selectNow()与select()的区别在于，selectNow()是不阻塞的，当没有客户端准备好数据时，selectNow()不会阻塞，将返回0，有客户端准备好数据时，selectNow()返回准备好的客户端的个数。平时都说NIO是非阻塞的，但是如果没有数据被准备好还是会有阻塞现象。

当有数据被准备好时，调用完select()后，会返回一个SelectionKey，SelectionKey表示在某个selector上的某个Channel的数据已经被准备好了。 

只有在数据准备好时，这个Channel才会被选择。

这样NIO实现了一个线程来监控多个客户端。

NIO和AIO的区别和总结

nio：

1. NIO会将数据准备好后，再交由应用进行处理，数据的读取/写入过程依然在应用线程中完成，只是将等待的时间剥离到单独的线程中去。

2. 节省数据准备时间（因为Selector可以复用）

aio：

1. 读完了再通知我（内核内存拷贝到工作内存到过程）

2. 不会加快IO，只是在读完后进行通知

3. 使用回调函数，进行业务处理 

NIO是同步非阻塞的

AIO是异步非阻塞的

由于NIO的读写过程依然在应用线程里完成，所以对于那些读写过程时间长的，NIO就不太适合。

而AIO的读写过程完成后才被通知，所以AIO能够胜任那些重量级，读写过程长的任务。