Java NIO 核心知识总结
NIO 简介
在传统的 Java I/O 模型（BIO）中，I/O 操作是以阻塞的方式进行的。也就是说，当一个线程执行一个 I/O 操作时，它会被阻塞直到操作完成。这种阻塞模型在处理多个并发连接时可能会导致性能瓶颈，因为需要为每个连接创建一个线程，而线程的创建和切换都是有开销的。
为了解决这个问题，在 Java1.4 版本引入了一种新的 I/O 模型 — NIO （New IO，也称为 Non-blocking IO） 。NIO 弥补了同步阻塞 I/O 的不足，它在标准 Java 代码中提供了非阻塞、面向缓冲、基于通道的 I/O，可以使用少量的线程来处理多个连接，大大提高了 I/O 效率和并发。
下图是 BIO、NIO 和 AIO 处理客户端请求的简单对比图（关于 AIO 的介绍，可以看我写的这篇文章：Java IO 模型详解，不是重点，了解即可）。
⚠️需要注意：使用 NIO 并不一定意味着高性能，它的性能优势主要体现在高并发和高延迟的网络环境下。当连接数较少、并发程度较低或者网络传输速度较快时，NIO 的性能并不一定优于传统的 BIO 。
NIO 核心组件
NIO 主要包括以下三个核心组件：
- Buffer（缓冲区）：NIO 读写数据都是通过缓冲区进行操作的。读操作的时候将 Channel 中的数据填充到 Buffer 中，而写操作时将 Buffer 中的数据写入到 Channel 中。
- Channel（通道）：Channel 是一个双向的、可读可写的数据传输通道，NIO 通过 Channel 来实现数据的输入输出。通道是一个抽象的概念，它可以代表文件、套接字或者其他数据源之间的连接。
- Selector（选择器）：允许一个线程处理多个 Channel，基于事件驱动的 I/O 多路复用模型。所有的 Channel 都可以注册到 Selector 上，由 Selector 来分配线程来处理事件。
三者的关系如下图所示（暂时不理解没关系，后文会详细介绍）：
Buffer（缓冲区）
在传统的 BIO 中，数据的读写是面向流的， 分为字节流和字符流。
在 Java 1.4 的 NIO 库中，所有数据都是用缓冲区处理的，这是新库和之前的 BIO 的一个重要区别，有点类似于 BIO 中的缓冲流。NIO 在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的。在写入数据时，写入到缓冲区中。 使用 NIO 在读写数据时，都是通过缓冲区进行操作。
Buffer 的子类如下图所示。其中，最常用的是 ByteBuffer，它可以用来存储和操作字节数据。
Buffer 的子类
你可以将 Buffer 理解为一个数组，IntBuffer、FloatBuffer、CharBuffer 等分别对应 int[]、float[]、char[] 等。
为了更清晰地认识缓冲区，我们来简单看看Buffer 类中定义的四个成员变量：
public abstract class Buffer {
// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private int capacity;
}这四个成员变量的具体含义如下：
- 容量（
capacity）：Buffer可以存储的最大数据量，Buffer创建时设置且不可改变； - 界限（
limit）：Buffer中可以读/写数据的边界。写模式下，limit代表最多能写入的数据，一般等于capacity（可以通过limit(int newLimit)方法设置）；读模式下，limit等于 Buffer 中实际写入的数据大小。 - 位置（
position）：下一个可以被读写的数据的位置（索引）。从写操作模式到读操作模式切换的时候（flip），position都会归零，这样就可以从头开始读写了。 - 标记（
mark）：Buffer允许将位置直接定位到该标记处，这是一个可选属性；
并且，上述变量满足如下的关系：0 <= mark <= position <= limit <= capacity 。
另外，Buffer 有读模式和写模式这两种模式，分别用于从 Buffer 中读取数据或者向 Buffer 中写入数据。Buffer 被创建之后默认是写模式，调用 flip() 可以切换到读模式。如果要再次切换回写模式，可以调用 clear() 或者 compact() 方法。
Buffer 对象不能通过 new 调用构造方法创建对象 ，只能通过静态方法实例化 Buffer。
这里以 ByteBuffer为例进行介绍：
Buffer 最核心的两个方法：
get: 读取缓冲区的数据put：向缓冲区写入数据
除上述两个方法之外，其他的重要方法：
flip：将缓冲区从写模式切换到读模式，它会将limit的值设置为当前position的值，将position的值设置为 0。clear: 清空缓冲区，将缓冲区从读模式切换到写模式，并将position的值设置为 0，将limit的值设置为capacity的值。- ……
Buffer 中数据变化的过程
import java.nio.*;
public class CharBufferDemo {
public static void main(String[] args) {
// 分配一个容量为8的CharBuffer
CharBuffer buffer = CharBuffer.allocate(8);
System.out.println("初始状态：");
printState(buffer);
// 向buffer写入3个字符
buffer.put('a').put('b').put('c');
System.out.println("写入3个字符后的状态：");
printState(buffer);
// 调用flip()方法，准备读取buffer中的数据，将 position 置 0,limit 的置 3
buffer.flip();
System.out.println("调用flip()方法后的状态：");
printState(buffer);
// 读取字符
while (buffer.hasRemaining()) {
System.out.print(buffer.get());
}
// 调用clear()方法，清空缓冲区，将 position 的值置为 0，将 limit 的值置为 capacity 的值
buffer.clear();
System.out.println("调用clear()方法后的状态：");
printState(buffer);
}
// 打印buffer的capacity、limit、position、mark的位置
private static void printState(CharBuffer buffer) {
System.out.print("capacity: " + buffer.capacity());
System.out.print(", limit: " + buffer.limit());
System.out.print(", position: " + buffer.position());
System.out.print(", mark 开始读取的字符: " + buffer.mark());
System.out.println("\n");
}
}输出:
初始状态：
capacity: 8, limit: 8, position: 0
写入3个字符后的状态：
capacity: 8, limit: 8, position: 3
准备读取buffer中的数据！
调用flip()方法后的状态：
capacity: 8, limit: 3, position: 0
读取到的数据：abc
调用clear()方法后的状态：
capacity: 8, limit: 8, position: 0原文地址：https://blog.csdn.net/a15799652947/article/details/143746855
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