NIO 核心组件解读

• Channel
• Buffer
• Selector
• Selection Key

组件之间的关系

• NIO 使用 Channel(通道)和 Buffer(缓冲区)传输数据，数据总是从缓冲区写入通道，并从通道读取到缓冲区。在面向流的 I/O 中，可以将数据直接写入或者将数据直接读到 Stream 对象中。在 NIO 库中，所有数据都是通过 Buffer(缓冲区)处理的。Channel 可以看作是 Netty 的网络操作抽象类，对应于 JDK 底层的 Socket
• NIO 利用 Selector （选择器）来监视多个通道的对象，如数据到达，连接打开等。因此，单线程可以监视多个通道中的数据。
• 当我们将 Channel 注册到 Selector 中的时候, 会返回一个 Selection Key 对象, Selection Key 则表示了一个特定的通道对象和一个特定的选择器对象之间的注册关系。通过 Selection Key 我们可以获取哪些 IO 事件已经就绪了，并且可以通过其获取 Channel 并对其进行操作。
• Selector（选择器，也可以理解为多路复用器）是 NIO（非阻塞 IO）实现的关键。它使用了事件通知相关的 API 来实现选择已经就绪也就是能够进行 I/O 相关的操作的任务的能力

简单来说，整个过程是这样的

• 将 Channel 注册到 Selector 中
• 调用 Selector 的 select() 方法，这个方法会阻塞
• 到注册在 Selector 中的某个 Channel 有新的 TCP 连接或者可读写事件的话，这个 Channel 就会处于就绪状态，会被 Selector 轮询出来
• 然后通过 SelectionKey 可以获取就绪 Channel 的集合，进行后续的 I/O 操作

相比于传统的 BIO 模型来说， NIO 模型的最大改进是

• 使用比较少的线程便可以管理多个客户端的连接，提高了并发量并且减少的资源消耗（减少了线程的上下文切换的开销）
• 在没有 I/O 操作相关的事情的时候，线程可以被安排在其他任务上面，以让线程资源得到充分利用。
• NIO 编写代码太难了

NIO

同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理

• NIO基于Reactor，当socket有流可读或可写入socket时，操作系统会相应的通知引用程序进行处理，应用再将流读取到缓冲区或写入操作系统。也就是说，这个时候，已经不是一个连接就要对应一个处理线程了，而是有效的请求，对应一个线程，当连接没有数据时，是没有工作线程来处理的。
• BIO与NIO一个比较重要的不同，是我们使用BIO的时候往往会引入多线程，每个连接一个单独的线程；而NIO则是使用单线程或者只使用少量的多线程，每个连接共用一个线程
• NIO的最重要的地方是当一个连接创建后，不需要对应一个线程，这个连接会被注册到多路复用器上面(只需监听连接，不用开线程，然后用多路复用器轮训，连接上有请求的话，才开启一个线程进行处理，提高效率)，所以所有的连接只需要一个线程就可以搞定，当这个线程中的多路复用器进行轮询的时候，发现连接上有请求的话，才开启一个线程进行处理，也就是一个请求一个线程模式。在NIO的处理方式中，当一个请求来的话，开启线程进行处理，可能会等待后端应用的资源(JDBC连接等)，其实这个线程就被阻塞了，当并发上来的话，还是会有BIO一样的问题。
  服务器类：

public class Server implements Runnable{//1 多路复用器（管理所有的通道）private Selector seletor;//2 建立缓冲区private ByteBuffer readBuf = ByteBuffer.allocate(1024);//3private ByteBuffer writeBuf = ByteBuffer.allocate(1024);public Server(int port){try {//1 打开路复用器this.seletor = Selector.open();//2 打开服务器通道ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();//3 设置服务器通道为非阻塞模式ssc.configureBlocking(false);//4 绑定地址ssc.bind(new InetSocketAddress(port));//5 把服务器通道注册到多路复用器上，并且监听阻塞事件ssc.register(this.seletor, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println("Server start, port :" + port);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}@Overridepublic void run() {while(true){try {//1 必须要让多路复用器开始监听this.seletor.select();//2 返回多路复用器已经选择的结果集Iterator<SelectionKey> keys = this.seletor.selectedKeys().iterator();//3 进行遍历while(keys.hasNext()){//4 获取一个选择的元素SelectionKey key = keys.next();//5 直接从容器中移除就可以了keys.remove();//6 如果是有效的if(key.isValid()){//7 如果为阻塞状态if(key.isAcceptable()){this.accept(key);}//8 如果为可读状态if(key.isReadable()){this.read(key);}//9 写数据if(key.isWritable()){//this.write(key); //ssc}}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}private void write(SelectionKey key){//ServerSocketChannel ssc =  (ServerSocketChannel) key.channel();//ssc.register(this.seletor, SelectionKey.OP_WRITE);}private void read(SelectionKey key) {try {//1 清空缓冲区旧的数据this.readBuf.clear();//2 获取之前注册的socket通道对象SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();//3 读取数据int count = sc.read(this.readBuf);//4 如果没有数据if(count == -1){key.channel().close();key.cancel();return;}//5 有数据则进行读取 读取之前需要进行复位方法(把position 和limit进行复位)this.readBuf.flip();//6 根据缓冲区的数据长度创建相应大小的byte数组，接收缓冲区的数据byte[] bytes = new byte[this.readBuf.remaining()];//7 接收缓冲区数据this.readBuf.get(bytes);//8 打印结果String body = new String(bytes).trim();System.out.println("Server : " + body);// 9..可以写回给客户端数据} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}private void accept(SelectionKey key) {try {//1 获取服务通道ServerSocketChannel ssc =  (ServerSocketChannel) key.channel();//2 执行阻塞方法SocketChannel sc = ssc.accept();//3 设置阻塞模式sc.configureBlocking(false);//4 注册到多路复用器上，并设置读取标识sc.register(this.seletor, SelectionKey.OP_READ);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) {new Thread(new Server(8765)).start();;}}

客户端类：

public class Client {//需要一个Selectorpublic static void main(String[] args) {//创建连接的地址InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8765);//声明连接通道SocketChannel sc = null;//建立缓冲区ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);try {//打开通道sc = SocketChannel.open();//进行连接sc.connect(address);while(true){//定义一个字节数组，然后使用系统录入功能：byte[] bytes = new byte[1024];System.in.read(bytes);//把数据放到缓冲区中buf.put(bytes);//对缓冲区进行复位buf.flip();//写出数据sc.write(buf);//清空缓冲区数据buf.clear();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if(sc != null){try {sc.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}}}