Java NIO 详解

Java NIO（New IO）是一种基于缓冲区、非阻塞IO的API集，主要用于替代传统的Java IO API。它可以更高效地处理IO数据，具有更好的扩展性和灵活性，尤其适用于处理大量连接和请求的场景。

在本文中，我们将从以下几个方面对Java NIO进行详细讲解：

1. 缓冲区(Buffer)及其操作
2. 通道(Channel)及其操作
3. 选择器(Selector)及其操作
4. NIO示例：服务端
5. NIO示例：客户端

1. 缓冲区(Buffer)及其操作

缓冲区在Java NIO中是一个重要的概念，它用于存储IO数据。我们可以使用Java NIO的缓冲区来读取或写入数据。

1.1 缓冲区类型

Java NIO中主要有以下四种类型的缓冲区：
- ByteBuffer
- CharBuffer
- ShortBuffer
- DoubleBuffer

它们分别对应Java的基本类型byte、char、short和double。在实际使用中，我们通常使用ByteBuffer。

1.2 缓冲区操作

下面是一些常用的缓冲区操作：
- 分配缓冲区：ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
- 写数据到缓冲区：buffer.put("hello world".getBytes());
- 读取数据到缓冲区：buffer.get();
- 设置缓冲区起始位置：buffer.rewind();
- 清空缓冲区：buffer.clear();

2. 通道(Channel)及其操作

通道(Channel)是Java NIO中另一个重要的概念，它用于在缓冲区和IO设备之间传输数据。

通道有以下两种类型：
- FileChannel：用于文件IO的通道
- SocketChannel：用于网络IO的通道

2.1 通道操作

下面是一些常用的通道操作：
- 获取通道：FileChannel channel = new FileInputStream("file.txt").getChannel();
- 向通道写入数据：channel.write(buffer);
- 从通道读取数据：channel.read(buffer);
- 关闭通道：channel.close();

3. 选择器(Selector)及其操作

选择器(Selector)用于处理多个通道的IO操作，以便实现高效地处理大量连接和请求。

3.1 选择器操作

以下是一些常用的选择器操作：
- 打开选择器：Selector selector = Selector.open();
- 向选择器注册通道：channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
- 选择已经准备好IO操作的通道：int readyChannels = selector.select();
- 处理已经准备好IO操作的通道：Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

4. NIO示例：服务端

下面是一个简单的Java NIO服务端示例代码。该服务端接收客户端的连接，并返回客户端发送的数据。我们可以使用telnet测试该服务端的运行效果。

public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Selector selector = Selector.open();
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress("localhost", 8888));
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            int readyChannels = selector.select();
            if (readyChannels <= 0) {
                continue;
            }
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            for (SelectionKey selectionKey : selectionKeys) {
                if (selectionKey.isAcceptable()) {
                    ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
                    SocketChannel socketChannel = server.accept();
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                } else if (selectionKey.isReadable()) {
                    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    StringBuilder sb = new StringBuilder();
                    while (socketChannel.read(buffer) > 0) {
                        buffer.flip();
                        sb.append(Charset.defaultCharset().decode(buffer));
                        buffer.clear();
                    }
                    System.out.println("Received message: " + sb.toString());
                }
            }
            selectionKeys.clear();
        }
    }
}

5. NIO示例：客户端

下面是一个简单的Java NIO客户端示例代码。该客户端连接到上述服务端，并发送数据给服务端。

public class NIOClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("localhost", 8888));
        socketChannel.configureBlocking(false);
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        buffer.put("hello world".getBytes());
        buffer.flip();
        socketChannel.write(buffer);
        buffer.clear();
        socketChannel.close();
    }
}

以上是Java NIO的详解和示例代码，希望对读者有所帮助。