# 一、NIO 深入剖析

在讲解利用 NIO 实现通信架构之前，我们需要先来了解一下 NIO 的基本特点和使用

# 1.1 Java NIO 基本介绍

Java NIO (New IO) 也有人称之为 java non-blocking IO 是从 java 1.4 版本开始引入的一个新的 IO API，可以代替标准的 Java IO API。NIO 与原来的 IO 有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO 支持面向缓冲区的，基于通道的 IO 操作。NIO 将以更加高效的方式进行文件的读写操作。NIO 可以理解为非阻塞 IO。传统的 IO 的 read 和 write 只能阻塞执行，线程在读写 IO 期间不能干其他事情，比如调用 socket.read () 时，如果服务器一直没有数据传输过来，线程就一直阻塞，而 NIO 中可以配置 socket 为非阻塞模式。
NIO 相关类都被放在 java.nio 包及子包下，并且对原 java.io 包中的很多类进行改写
NIO 有三大核心部分：Channel (通道)，Buffer (缓冲区)，Selector (选择器)
Java NIO 的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求或者读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前灭有数据可用时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他事情。非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。
通俗理解：NIO 是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有 1000 个请求过来，根据实际情况，可以分配 20 或者 80 个线程来处理。不像之前的阻塞 IO 那样，非得分配 1000 个。

# 1.2 NIO 和 BIO 比较

BIO 以流的方式处理数据，而 NIO 以块的方式处理数据，块 IO 的效率比 IO 高很多
BIO 是阻塞的，NIO 则是非阻塞的
BIO 基于字节流和字符流进行操作，而 NIO 基于 Channel (通道) 和 Buffer (缓冲区) 进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector (选择器) 用于监听多个通道的事件 (比如：连接请求，数据到达等)，因此使用单个线程可以监听多个客户端通道

NIO	BIO
面向缓冲区 (Buffer)	面向流 (Stream)
非阻塞 (Non Blocking IO)	阻塞 IO (Blocking IO)
选择器 (Selectors)

先来看下 BIO 模式的图解：

再来看 NIO 模式的图解：

# 1.3 NIO 三大核心原理示意图

NIO 有三大核心部分：Channel (通道)，Buffer (缓冲区)，Selector (选择器)

# 1.3.1 Buffer 缓冲区

缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成 NIO Buffer 对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。相比较直接对数组的操作，Buffer API 更加容易操作和管理。

# 1.3.2 Channel (通道)

Java NIO 的通道类似流，但又有些不同：即可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的 (input 或 output) 读写通常是单向的。通道可以非阻塞读取和写入通道，通道可以支持读取或写入缓冲区，也支持异步读写。

# 1.3.3 Selector 选择器

Selector 是一个 Java NIO 组件，可以能够检查一个或多个 NIO 通道，并确定拿些通道已经准备好进行读取或写入。这样，一个单独的线程可以管理多个 Channel，从而管理多个网络连接，提高效率。

每个 Channel 都会对应一个 Buffer
一个线程对应一个 Selector，一个 Selector 对应多个 Channel (连接)
程序切换到哪个 Channel 是由事件决定的
Selector 会根据不同的事件，在各个通道上切换
Buffer 就是一个内存块，底层是一个数组
数据的读取写入是通过 Buffer 完成的，BIO 中要么是输入流，或者是输出流，不能双向，但是 NIO 的 Buffer 是可以读也可以写
Java NIO 系统的核心在于：通道 (Channel) 和缓冲区 (Buffer)。通道表示打开到 IO 设备 (例如：文件，套接字) 的连接。若需要使用 NIO 系统，需要获取用于连接 IO 设备的通道以及用于容纳数据的缓冲区。然后操作缓冲区，对数据进行处理。简而言之，Channel 负责传输，Buffer 负责存取数据。

# 1.4 NIO 核心一：缓冲区 (Buffer)

# 1.4.1 缓冲区 (Buffer)

一个用于特定基本数据类型的容器，由 java.nio 包定义的，所有缓冲区都是 Buffer 抽象类的子类。Java NIO 中的 Buffer 主要用于与 NIO 通道进行交互，数据是从通道读入缓冲区的，从缓冲区写入通道中的

# 1.4.2 Buffer 类及其子类

Buffer 就像一个数组，可以保存多个相同类型的数据。根据数据类型不同，有以下 Buffer 常用子类：

ByteBuffer
CharBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer

上述 Buffer 类它们都采用相似的方法进行管理数据，只是各自管理的数据类型不同而已。都是通过如下方法获取一个 Buffer 对象：

static XxxBuffer allocate(int capacity)：创建一个容器为capacity的XxxBuffer对象

# 1.4.3 缓冲区的基本属性

Buffer 中的重要概念：

容量 (capacity)：作为一个内存块，Buffer 具有一定的固定大小，也称为 "容量"，缓冲区容量不能为负，并且创建后不能更改。
限制 (limit)：表示缓冲区中可以操作数据的大小 (limit 后数据不能进行读写)。缓冲区的限制不能为负，并且不能大于其容量。写入模式，限制等于 Buffer 的容量。读取模式下，limit 等于写入的数据量。
位置 (position)：下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为负，并且不能大于其限制。
标记 (mark) 与重置 (reset)：标记是一个索引，通过 Buffer 中的 mark () 方法指定 Buffer 中一个特定的 position，之后可以通过调用 reset () 方法恢复到这个 postion。标记，位置，限制，容量遵守以下不变式：0 <= mark <= positoin <= limit <= capacity
图示：

# 1.4.4 Buffer 常见方法 API

方法	作用
Buffer clear()	清空缓冲区并返回对象缓冲区的引用
Buffer flip()	将缓冲区的界限设置为当前位置，并将当前位置重置为 0
int capacity()	返回 Buffer 的 capacity 大小
boolean hasRemaining()	判断缓冲区中是否还有元素
int limit()	返回 Buffer 的界限 (limit) 的位置
Buffer limit(int n)	设置缓冲区界限为 n，并返回一个具有新 limit 的缓冲区对象
Buffer mark()	对缓冲区设置标记
int position()	返回缓冲区的当前位置 position
Buffer position(int n)	设置缓冲区的当前位置为 n，并返回修改后的 Buffer 对象
int remaining()	返回 position 和 limit 之间的元素个数
Buffer reset()	将位置 position 转到以前设置的 mark 所在的位置
Buffer rewind()	将位置设为 0，取消设置的 mark

# 1.4.5 缓冲区的数据操作

Buffer 所有子类提供了两个用于数据操作的方法：get ()， put () 方法

方法	作用
get()	读取单个字节
get(byte[] dst)	批量读取多个字节到 dst 中
get(int index)	读取指定索引位置的字节 (不会移动 position)

放入数据到 Buffer 中

方法	作用
put(byte b)	将给定单个字节写入缓冲区的当前位置
put(byte[] src)	将 src 中的字节写入缓冲区的当前位置
put(int index, byte b)	将指定字节写入缓冲区的索引位置 (不会移动 position)

使用 Buffer 读写数据一般遵循以下四个步骤：

写入数据到 Buffer
调用 flip () 方法，转换为读取模式
从 Buffer 中读取数据
调用 buffer.clear () 方法或者 buffer.compact () 方法清除缓冲区

代码演示：

	public static void main(String[] args) {
	// 分配一个缓冲区，容量设置成 10
	ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
	System.out.println(buffer.position()); // 0
	System.out.println(buffer.limit()); // 10
	System.out.println(buffer.capacity()); // 10
	System.out.println("------------------------");
	String name = "itheima";
	// 向 ByteBuffer 中放入数据
	buffer.put(name.getBytes());
	//position 特性：记录下一个要读取或写入的索引，缓冲区的位置不能为负，并且不能大于其限制
	//position 作用：返回缓冲区的当前位置
	System.out.println(buffer.position()); // 7
	System.out.println(buffer.limit()); // 10
	System.out.println(buffer.capacity()); // 10
	System.out.println("------------------------");
	//flip 作用：切换为读取模式
	//flip 特新：将缓冲区的界限设置为当前位置，并将当前位置重置为 0
	// 从 position 位置开始读取到 limit 位置
	buffer.flip();
	System.out.println(buffer.position()); // 0
	System.out.println(buffer.limit()); // 7
	System.out.println(buffer.capacity()); // 10
	System.out.println("------------------------");
	char ch = (char)buffer.get();
	System.out.println("读取的字符：" + ch);
	// 读取一个字符后 position 指向下一个字符就变成了 1
	System.out.println(buffer.position()); // 1
	System.out.println(buffer.limit()); // 7
	System.out.println(buffer.capacity()); // 10
	}

	public static void main(String[] args) {
	// 分配一个缓冲区，容量设置成 10
	ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
	System.out.println(buffer.position()); // 0
	System.out.println(buffer.limit()); // 10
	System.out.println(buffer.capacity()); // 10
	System.out.println("------------------------");
	String name = "itheima";
	// 向 ByteBuffer 中放入数据
	buffer.put(name.getBytes());
	//position 特性：记录下一个读取或写入的索引，缓冲区的位置不能为负，并且不能大于其限制
	//position 作用：返回缓冲区的当前位置
	System.out.println(buffer.position()); // 7
	System.out.println(buffer.limit()); // 10
	System.out.println(buffer.capacity()); // 10
	System.out.println("------------------------");
	// 清空缓冲区并返回对象缓冲区的引用
	buffer.clear();
	System.out.println(buffer.position()); // 0
	System.out.println(buffer.limit()); // 10
	System.out.println(buffer.capacity()); // 10
	System.out.println("------------------------");
	// 调用了 clear 为什么还能获取到上面存储的 itheima 的 i 呢？这是因为 clear 并没有真正的清除数据，它只是让 position 的位置恢复到了 0，但是后续的数据还是在的
	System.out.println("从缓冲区中获取position位置的字符：" + (char)buffer.get()); // i
	}

	// 分配一个缓冲区容量为 10
	ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(10);
	// 切换可读模式 position 置为 0
	buf.flip(); // 报错：.BufferUnderflowException 意思是我们必须保证缓冲区中有数据才能切换可读模式进行读写数据
	// 创建缓冲区大小为 2
	byte[] bytes = new byte[2];
	// 从缓冲区中获取大小为 2 字节的数据
	buf.get(bytes);
	// 将字节数据转换为十进制
	String s = new String(bytes);
	// 打印
	System.out.println(s);

	public static void main(String[] args) {
	ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
	String n = "itheima";
	buffer.put(n.getBytes());
	buffer.flip();
	byte[] bytes = new byte[2];
	buffer.get(bytes);
	String rs = new String(bytes);
	System.out.println(rs);
	System.out.println("----------------");
	System.out.println(buffer.position()); // 2 取出了两个字符所以 position 的索引位置在 2
	System.out.println(buffer.limit()); // 7
	System.out.println(buffer.capacity()); // 10
	// 标记一处索引
	buffer.mark();
	byte[] bytes1 = new byte[3];
	System.out.println("----------------");
	buffer.get(bytes1);
	System.out.println(new String(bytes1));
	System.out.println(buffer.position()); // 5 又取出了 3 个字符所以 position 的索引位置在 5
	System.out.println(buffer.limit()); // 7
	System.out.println(buffer.capacity()); // 10
	// 回到上一次标记处
	buffer.reset();
	// 判断是否还有剩余的数据
	if (buffer.hasRemaining()) {
	// 打印输出剩余的数据个数
	System.out.println(buffer.remaining()); // 5
	}
	}

# 1.4.6 直接与非直接缓冲区

什么是直接内存与非直接内存

根据官方文档的描述：

bytebuffer 可以是两种类型，一种是基于直接内存 (也就是非堆内存)；另一种是非直接内存 (也就是堆内存)。对于直接内存来说，JVM 将会在 IO 操作上具有更高的性能，因为它直接用于本地系统的 IO 操作。而非直接内存，也就是堆内存中的数据，如果要操作 IO 操作，会先从本进程内存复制到直接内存，再利用本地 IO 处理。

从数据流的角度，非直接内存是下面这样的作用链：

本地IO ——> 直接内存 ——> 非直接内存 ——> 直接内存 ——> 本地IO

而直接内存是：

本地IO ——> 直接内存 ——> 本地IO

很明显，在做 IO 处理时，比如网络发送量大数据时，直接内存会具有更高的效率。直接内存使用 allocateDirect 创建，但是它比申请普通的堆内存需要耗费更高的性能。不过，这部分的数据是在 JVM 之外的，因此它不会占用应用的内存。所以呢，当你有很大的数据要缓存，并且它的生命周期又很长，那么就比较适合使用直接内存。只是一般来说，如果不是能带来很明显的性能提升，还是推荐直接使用堆内存。字节缓冲区是字节缓冲区还是非直接缓冲区可通过调用其 isDirect () 方法来确定。

使用场景

有很大的数据需要存储，它的生命周期又很长
适合频繁的 IO 操作，比如网络并发场景

# 1.4.7 NIO 核心二：通道 (Channel)

# 1.4.7.1 通道 Channel 概述

通道 (Channel)：由 java.nio.channels 包定义的。Channel 表示 IO 源与目标打开的连接。Channel 类似于传统的 "流"。只不过 Channel 本身不能直接访问数据，Channel 只能与 Buffer 进行交互

1、NIO 的通道类似于流，但有些区别如下：

通道可以同时进行读写，而流只能读或者只能写
通道可以实现异步读写数据
通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲区

2、BIO 中的 stream 是单向的，例如 FileInputStream 对象只能进行读取数据的操作，而 NIO 中的通道 (Channel) 是双向的，可以读操作，也可以写操作。

3、Channel 在 NIO 中是一个接口

public interface Channel extends Clonseable{}

# 1.4.7.2 常用的 Channel 实现类

FileChannel：用于读取，写入，映射和操作文件的通道。
DatagramChannel：通过 UDP 读写网络中的数据通道。
SocketChannel：通过 TCP 读写网络中的数据。
ServerSOcketChanbnel：可以监听新进来的 TCP 连接，对每一个新进来的连接都会创建一个 SocketChannel。[ServerSocketChannel 类似 ServerSocket，SocketChannel 类似 Socket]

# 1.4.7.3 FileChannel 类

获取通道的一种方式是对支持通道的对象调用 getChannel () 方法。支持通过的类如下：

FileInputStream
FileOutputStream
RandomAccessFile
DatagramSocket
Socket
ServerSocket
获取通道的其它方式是使用 Files 类的静态方法 newByteChannel () 获取字节通道。或者通过通道的静态方法 open () 打开并返回指定通道

# 1.4.7.4 FileChannel 的常用方法

方法	作用
int read(ByteBuffer dst)	从 Channel 中读取数据到 ByteBuffer
long read(ByteBuffer[] dsts)	将 Channel 中的数据 "分散" 到 ByteBuffer []
long write(ByteBuffer src)	将 ByteBuffer 中的数据写入到 Channel
long write(ByteBuffer[] srcs)	将 ByteBuffer [] 中的数据 "聚集" 到 Channel
long position()	返回此通道的文件位置
FileChannel position(long p)	设置此通道的文件位置
long size()	返回此通道的文件的当前大小
FileChannel truncate(long s)	将此通道的文件截取为给定大小
void force(boolean metaData)	强制将所有对此通道的文件更新写入到存储设备中

# 1.4.7.5 案例 - 本地文件写数据

需求：使用前面学习后的 ByteBuffer (缓冲区) 和 FileChannel (通道)，将 "hello" 写入到 ar.txt

	public class ChannelTest {
	@Test
	public void test() {
	FileOutputStream os = null;
	FileChannel channel = null;
	try {
	// 得到一个字节输出流通向目标文件
	os = new FileOutputStream(System.getProperty("user.dir") + "\\ar.txt");
	// 得到字节输出流对应的通道
	channel = os.getChannel();
	// 创建缓冲区
	ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
	// 向缓冲区中添加字节数据
	buffer.put("hello".getBytes());
	// 切换到可读模式
	buffer.flip();
	channel.write(buffer);
	} catch (FileNotFoundException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} finally {
	try {
	if (channel != null) {
	channel.close();
	}
	if (os != null) {
	os.close();
	}
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}
	}
	}

执行结果：

# 1.4.7.6 案例 - 本地文件读数据

需求：使用前面学习后的 ByteBuffer (缓冲区) 和 FileChannel (通道)，将 ar.txt 中的数据读入到程序，并显示在控制台屏幕

	@Test
	public void test1() {
	// 获取当前工程的绝对路径
	String filePath = new File("").getAbsolutePath();
	try {
	// 创建输入流读取 ar.txt 文件内容
	FileInputStream is = new FileInputStream(filePath + "\\ar.txt");
	// 获取通道对象
	FileChannel channel = is.getChannel();
	// 创建缓冲区
	ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
	// 将通道中数据读取到缓冲区
	channel.read(buffer);
	// 切换读模式 position 置为 0
	buffer.flip();
	// 打印内容 buffer.array 将缓冲区的数据转化为数组从 0 开始读取到缓冲区剩余数据为止
	System.out.println(new String(buffer.array(), 0, buffer.remaining()));
	} catch (FileNotFoundException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}

打印结果：

hello

# 1.4.7.7 案例 - 使用 Buffer 完成文件复制

使用 FileChannel (通道)，完成文件的拷贝

	@Test
	public void copy() {
	FileInputStream is = null;
	FileOutputStream os = null;
	FileChannel isChannel = null;
	FileChannel osChannel = null;
	try {
	// 创建字节输入流读取指定文件
	is = new FileInputStream(new File("").getAbsolutePath() + "\\ar.txt");
	// 创建字节输出流指定写出地址
	os = new FileOutputStream(new File("").getAbsolutePath() + "\\arTwo.txt");
	// 获取读数据通道
	isChannel = is.getChannel();
	// 获取写数据通道
	osChannel = os.getChannel();
	// 创建 1024 的缓冲区
	ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
	while (true) {
	try {
	// 上一次读取的数据已经写出完了清空上次的数据继续下次的数据
	buffer.clear();
	// 将读取的缓冲区个数据的值赋值给 flag
	int flag = isChannel.read(buffer);
	// 如果 flag = -1 说明没有数据此时就跳出执行
	if (flag == -1) {
	break;
	}
	// 切换可读模式
	buffer.flip();
	// 将数据写出
	osChannel.write(buffer);
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}
	System.out.println("复制完成！");
	} catch (FileNotFoundException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} finally {
	// 释放资源
	try {
	if (isChannel != null) {
	isChannel.close();
	}
	if (osChannel != null) {
	osChannel.close();
	}
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}
	}

执行结果：

# 1.4.7.8 案例 - 分散 (Scatter) 和聚集 (Gather)

分散读取 (Scatter)：是指把 Channel 通道的数据读入到多个缓冲区中去

聚集写入 (Gathering)：是指将多个 Buffer 中的数据 "聚集" 到 Channel。

	@Test
	public void test2() {
	FileChannel isChannel = null;
	FileChannel osChannel = null;
	try {
	// 创建读写流并获取对应的通道
	FileInputStream is = new FileInputStream(new File("").getAbsolutePath() + "\\ar.txt");
	isChannel = is.getChannel();
	FileOutputStream os = new FileOutputStream(new File("").getAbsolutePath() + "\\arThree.txt");
	osChannel = os.getChannel();
	// 创建容量为 5 字节的缓冲区
	ByteBuffer bufOne = ByteBuffer.allocate(5);
	// 创建容量为 1KB 的缓冲区
	ByteBuffer bufTwo = ByteBuffer.allocate(1024);
	// 将两个缓冲区放入到一个 bufs 的数组中
	ByteBuffer[] bufs = {bufOne, bufTwo};
	// 读取数据到通道
	isChannel.read(bufs);
	// 遍历 bufs
	for (ByteBuffer buf : bufs) {
	// 切换可读模式
	buf.flip();
	// 打印输出读取到的数据
	System.out.println(new String(buf.array(), 0, buf.remaining()));
	}
	} catch (FileNotFoundException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} finally {
	// 释放资源
	try {
	if (isChannel != null) {
	isChannel.close();
	}
	if (osChannel != null) {
	osChannel.close();
	}
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}
	}

打印结果：

hello
World

# 1.4.7.9 案例 - transferFrom ()

从目标通道中去复制原通道数据

	@Test
	public void test3() {
	FileChannel isChannel = null;
	FileChannel osChannel = null;
	try {
	// 创建读写流并获取对应通道
	FileInputStream is = new FileInputStream(new File("").getAbsolutePath() + "\\ar.txt");
	FileOutputStream os = new FileOutputStream(new File("").getAbsolutePath() + "\\arThree.txt");
	isChannel = is.getChannel();
	osChannel = os.getChannel();
	// 将读数据的通道的数据复制到写通道中
	osChannel.transferFrom(isChannel, isChannel.position(), isChannel.size());
	} catch (FileNotFoundException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} finally {
	// 释放资源
	try {
	if (isChannel != null) {
	isChannel.close();
	}
	if (osChannel != null) {
	osChannel.close();
	}
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}
	}

# 1.4.7.10 案例 - transferTo ()

把原通道数据复制到目标通道

	@Test
	public void test3() {
	FileChannel isChannel = null;
	FileChannel osChannel = null;
	try {
	// 创建读写流并获取对应通道
	FileInputStream is = new FileInputStream(new File("").getAbsolutePath() + "\\ar.txt");
	FileOutputStream os = new FileOutputStream(new File("").getAbsolutePath() + "\\arThree.txt");
	isChannel = is.getChannel();
	osChannel = os.getChannel();
	// 将读数据的通道的数据复制到写通道中
	isChannel.transferTo(isChannel.position(), isChannel.size(), osChannel);
	} catch (FileNotFoundException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	} finally {
	// 释放资源
	try {
	if (isChannel != null) {
	isChannel.close();
	}
	if (osChannel != null) {
	osChannel.close();
	}
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}
	}

这两个复制通道数据的方法作用都是一样的只是谁给谁数据的位置不同而已。

# 1.5 NIO 核心三：选择器 (Selector)

# 1.5.1 选择器 (Selector) 概述

选择器 (Selector) 是 SelectableChannel 对象的多路复用器，Selector 可以同时监控多个 SelectableChannel 的 IO 状况，也就是说，利用 Selector 可使一个单独的线程管理多个 Channel。Selector 是非阻塞 IO 的核心。

Java 的 NIO，用非阻塞 IO 方式。可以用一个线程，处理多个的客户端连接，就会使用到 Selector (选择器)
Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生 (注意：多个 Channel 以事件的方式可以注册到同一个 Selector)，如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道，也就是管理多个连接和请求。
只有在连接 / 通道真正有读写事件发生时，才会进行读写，就大大的减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程
避免了多线程之间的上下文切换导致的开销

# 1.5.2 选择器 (Selector) 的应用

创建 Selector：通过调用 Selector.open () 方法创建一个 Selector。

Selector selector = Selector.open();

向选择器注册通道：SelectableChannel.register (Selector sel, int ops)

	// 1. 获取通道
	ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
	// 2. 切换非阻塞模式
	ssChannel.configureBlocking(false);
	// 3. 绑定连接
	ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));
	// 4. 获取选择器
	Selector selector = Selector.open();
	// 5. 将通道注册到选择器上，并且指定 "监听接收事件"
	ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

当调用 register (Selector sel, int ops) 将通道注册选择器时，选择器对通道的监听事件，需要通过第二个参数 ops 指定。可以监听的事件类型 (可使用 SelectionKey 的四个常量表示)：

读：SelectionKey.OP_READ (1)
写：SelectionKey.OP_WRITE (4)
连接：SelectionKey.OP_CONNECT (8)
接收：SelectionKey.OP_ACCEPT (16)
若注册时不止监听一个事件，则可以使用 "位，或" 操作符连接。

int interrestSet = SelectionKey.OP_READ|SelectionKey.OP_WRITE

# 1.5.3 NIO 非阻塞式网络通信原理分析

# 1.5.3.1 Selector 示意图和特点说明

Selector 可以实现：一个 IO 线程可以并发处理 N 个客户端连接和读写操作，这从根本上解决了传统同步阻塞 IO 一个链接一个线程模型，架构的性能，弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。

# 1.5.3.2 服务端流程

当客户端连接服务端时，服务端会通过 ServerScoketChannel 得到 SocketChannel：获取通道
ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
切换非阻塞模式
ssChannel.configureBlocking(false);

绑定链接

ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));

获取选择器
Selector selector = Selctor.open();
将通道注册到选择器上，并且指定 "监听接收事件"
ssChannel.register(selector.SelectionKey.OP_ACCEPT)
轮询式的获取选择器上已经 "准备就绪" 的事件

服务端

	/**
	目标：NIO 非阻塞通信下的入门案例：服务端开发
	*/
	public class Server {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
	System.out.println("服务端启动");
	// 1、获取通道
	ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
	// 2、切换为非阻塞模式
	ssChannel.configureBlocking(false);
	// 3、绑定连接的端口
	ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));
	// 4、获取选择器 Selector
	Selector selector = Selector.open();
	// 5、将通道都注册到选择器上去，并且开始指定监听接收事件
	ssChannel.register(selector , SelectionKey.OP_ACCEPT);
	// 6、使用 Selector 选择器轮询已经就绪好的事件
	while (selector.select() > 0){
	System.out.println("开始一轮事件处理~~~");
	// 7、获取选择器中的所有注册的通道中已经就绪好的事件
	Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
	// 8、开始遍历这些准备好的事件
	while (it.hasNext()){
	// 提取当前这个事件
	SelectionKey sk = it.next();
	// 9、判断这个事件具体是什么
	if(sk.isAcceptable()){
	// 10、直接获取当前接入的客户端通道
	SocketChannel schannel = ssChannel.accept();
	// 11 、切换成非阻塞模式
	schannel.configureBlocking(false);
	// 12、将本客户端通道注册到选择器
	schannel.register(selector , SelectionKey.OP_READ);
	}else if(sk.isReadable()){
	// 13、获取当前选择器上的读就绪事件
	SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel();
	// 14、读取数据
	ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
	int len = 0;
	while((len = sChannel.read(buf)) != 0){
	buf.flip();
	System.out.println(new String(buf.array() , 0, len));
	buf.clear();// 清除之前的数据
	}
	}
	it.remove(); // 处理完毕之后需要移除当前事件
	}
	}
	}
	}

# 1.5.3.3 客户端流程

获取通道

SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));

切换非阻塞模式
sChannel.configureBlocking(false);

分配指定大小的缓冲区

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

发送数据给服务端

	public class Client {
	public static void main(String[] args) {
	try {
	System.out.println("客户端启动！");
	// 获取通道
	SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));
	// 设置为非阻塞模式
	sChannel.configureBlocking(false);
	// 创建 1024 字节的缓冲区
	ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
	// 发送数据给服务端
	Scanner sc = new Scanner(System.in);
	while (true) {
	System.out.print("请说！");
	String msg = sc.nextLine();
	// 将输入的话添加到缓冲区中以字节形式
	buf.put(("波仔: " + msg).getBytes());
	// 切换可读模式
	buf.flip();
	// 写出缓冲区中的数据
	sChannel.write(buf);
	// 清空缓冲区
	buf.clear();
	}
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}
	}

执行结果：

recording

# 1.5.4 NIO 非阻塞式网络通信入门案例

需求：服务端接收客户端的连接请求，并接收多个客户端发送过来的事件

	/**
	客户端
	*/
	public class Client {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
	//1. 获取通道
	SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));
	//2. 切换非阻塞模式
	sChannel.configureBlocking(false);
	//3. 分配指定大小的缓冲区
	ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
	//4. 发送数据给服务端
	Scanner scan = new Scanner(System.in);
	while(scan.hasNext()){
	String str = scan.nextLine();
	buf.put((new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss").format(System.currentTimeMillis())
	+ "\n" + str).getBytes());
	buf.flip();
	sChannel.write(buf);
	buf.clear();
	}
	//5. 关闭通道
	sChannel.close();
	}
	}

	/**
	服务端
	*/
	public class Server {
	public static void main(String[] args) throws IOException {
	//1. 获取通道
	ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
	//2. 切换非阻塞模式
	ssChannel.configureBlocking(false);
	//3. 绑定连接
	ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));
	//4. 获取选择器
	Selector selector = Selector.open();
	//5. 将通道注册到选择器上，并且指定 “监听接收事件”
	ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
	//6. 轮询式的获取选择器上已经 “准备就绪” 的事件
	while (selector.select() > 0) {
	System.out.println("轮一轮");
	//7. 获取当前选择器中所有注册的 “选择键 (已就绪的监听事件)”
	Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
	while (it.hasNext()) {
	//8. 获取准备 “就绪” 的是事件
	SelectionKey sk = it.next();
	//9. 判断具体是什么事件准备就绪
	if (sk.isAcceptable()) {
	//10. 若 “接收就绪”，获取客户端连接
	SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();
	//11. 切换非阻塞模式
	sChannel.configureBlocking(false);
	//12. 将该通道注册到选择器上
	sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
	} else if (sk.isReadable()) {
	//13. 获取当前选择器上 “读就绪” 状态的通道
	SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel();
	//14. 读取数据
	ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
	int len = 0;
	while ((len = sChannel.read(buf)) > 0) {
	buf.flip();
	System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));
	buf.clear();
	}
	}
	//15. 取消选择键 SelectionKey
	it.remove();
	}
	}
	}
	}

# 1.5.5 NIO 网络编程应用实例 - 群聊系统

# 目标

需求：进一步理解 NIO 非阻塞网络编程机制，实现多人群聊

编写一个 NIO 群聊系统，实现客户端与客户端的通信需求 (非阻塞)
服务端：可以监测用户上线，离线，并实现消息转发功能
客户端：通过 channel 可以无阻塞发送消息给其它所有客户端用户，同时可以接收其它客户端用户通过服务端转发过来的消息

服务端代码实现：

	import java.io.IOException;
	import java.net.InetSocketAddress;
	import java.nio.ByteBuffer;
	import java.nio.channels.*;
	import java.util.Iterator;

	// 服务端群聊系统实现
	public class Server {
	// 定义成员属性：选择器，服务端通道，端口
	private Selector selector;
	private ServerSocketChannel ssChannel;
	private static final int PORT = 9999;

	// 定义初始化代码逻辑
	public Server() {
	try {
	// 接收选择器
	selector = Selector.open();
	// 获取通道
	ssChannel = ServerSocketChannel.open();
	// 绑定连接端口
	ssChannel.bind(new InetSocketAddress(PORT));
	// 设置非阻塞通信模式
	ssChannel.configureBlocking(false);
	// 把通道注册到选择器上并且指定接收连接事件
	ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}

	public static void main(String[] args) {
	System.out.println("服务端启动！");
	// 初始化服务端对象
	Server server = new Server();
	// 开始监听客户端的各种消息事件：连接，群聊消息，离线消息
	server.listen();
	}

	// 开始监听
	private void listen() {
	try {
	// 轮询事件
	while (selector.select() > 0) {
	// 获取选择器中所有注册通道的就绪事件
	Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
	// 遍历事件
	while (it.hasNext()) {
	// 提取事件
	SelectionKey sk = it.next();
	// 判断事件类型
	if (sk.isAcceptable()) {
	//isAcceptable = true 说明客户端接入了
	// 获取当前客户端通道
	SocketChannel channel = ssChannel.accept();
	// 设置当前客户端通道为非阻塞模式
	channel.configureBlocking(false);
	// 注册读取事件到选择器上
	channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
	} else if (sk.isReadable()) {
	// 如果客户端发送了读事件就会进入到当前代码块
	// 处理这个客户端的消息，接收它然后实现转发逻辑
	// 专门写一个 api 叫 readClientData 去读取当前客户端的数据
	// 传入事件，这个事件是定位当前客户端的关键它是一个反向代理的一个对象，它可以提取当前客户端的通道
	readClientData(sk);
	}
	// 处理完毕之后需要移除当前事件
	it.remove();
	}
	}
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}

	// 接收当前客户端通道的消息，转发给其它全部客户端通道
	private void readClientData(SelectionKey sk) {
	SocketChannel channel = null;
	try {
	// 获取当前客户端的通道
	channel = (SocketChannel) sk.channel();
	// 创建缓冲区
	ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
	// 读取数据
	int count = channel.read(buf);
	// 判断是否读到了数据
	if (count > 0) {
	// 切换可读模式
	buf.flip();
	// 将读取的数据传入 msg 中
	String msg = new String(buf.array(), 0, buf.remaining());
	System.out.println("接收到了客户端消息：" + msg);
	// 把这个消息推送给全部客户端接收，传入消息和当前通道，传入当前通道是为了判断这个消息是否要发送给自己
	sendMsgToAllClient(msg, channel);
	}
	} catch (IOException e) {
	System.out.println("有人离线了");
	// 当前客户端离线
	try {
	System.out.println(channel.getRemoteAddress() + " 离线了");
	// 取消注册
	// 把当前通道从选择器里面取消掉而事件也会随之取消掉，取消掉以后就不会去管这个通道了
	sk.cancel();
	// 取消通道后也应该将其关闭
	channel.close();
	} catch (IOException ex) {
	throw new RuntimeException(ex);
	}
	}
	}

	// 把当前客户端的消息推送给当前全部在线注册的通道
	private void sendMsgToAllClient(String msg, SocketChannel channel) throws IOException {
	System.out.println("服务端开始转发消息当前处理的线程：" + Thread.currentThread().getName());
	// 获取选择器中的所有事件
	for (SelectionKey key : selector.keys()) {
	// 得到所有通道
	/**
	* 在把消息分发给所有通道时我们需要注意的是，我们从选择器中提取的所有的事件对应的通道
	* 这个通道会有一个服务端自己的通道，服务端自己的通道也是注册到了多路复用器的，所以这里我们不能直接强转成
	* SocketChannel
	* 这样就可以排除掉服务端的通道和当前客户端通道
	*/
	Channel channel1 = (Channel) key.channel();
	// 将自己的通道从所有通道中排除掉
	if (channel1 instanceof SocketChannel && channel != channel1) {
	// 将 msg 转换为字节数据包装到 ByteBuffer 中
	ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
	((SocketChannel)channel1).write(buf);
	}
	}
	}
	}

客户端

	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.SocketChannel;
	import java.util.Iterator;
	import java.util.Scanner;

	// 目标：客户端代码逻辑的实现
	public class Client {
	// 定义客户端相关属性
	private Selector selector;
	private SocketChannel socketChannel;
	private static final int PORT = 9999;

	public Client() {
	try {
	// 创建选择器
	selector = Selector.open();
	// 连接服务端获取通道
	socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", PORT));
	// 设置当前通道为非阻塞模式
	socketChannel.configureBlocking(false);
	// 注册事件到选择器
	// 接收服务端的读事件，而不用监听服务端的接入事件，因为接入事件是客户端找服务端的事儿
	socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
	System.out.println("当前客户端准备完成");
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}

	public static void main(String[] args) {
	Client client = new Client();
	// 定义一个线程专门负责监听服务端发送过来的读消息事件
	new Thread(new Runnable() {
	@Override
	public void run() {
	client.readInfo();
	}
	}).start();
	// 发送消息
	Scanner sc = new Scanner(System.in);
	// 如果有输入消息就执行
	while (sc.hasNextLine()) {
	// 接收输入的消息
	String s = sc.nextLine();
	// 调用函数发送给服务端
	client.sendToServer(s);
	}
	}

	private void sendToServer(String s) {
	try {
	// 将输入的消息写出给服务端
	socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(("波仔：" + s).getBytes()));
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}

	private void readInfo() {
	try {
	// 如果有事件就会执行，使用循环让其不断地获取是否有通道事件
	while (selector.select() > 0) {
	// 遍历事件
	Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
	while (it.hasNext()) {
	// 提取事件类型
	SelectionKey sk = it.next();
	// 判断是否为读事件，当然服务端发送过来的都是读事件
	if (sk.isReadable()) {
	// 得到当前通道
	SocketChannel sc = (SocketChannel) sk.channel();
	// 创建缓冲区
	ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
	// 将数据从通道读取到缓冲区
	sc.read(buf);
	// 打印输出 trim 防止服务端送过来空的多余的字符所以进行清除
	System.out.println(new String(buf.array()).trim());
	}
	// 事件处理完毕后移除事件
	it.remove();
	}
	}
	} catch (IOException e) {
	throw new RuntimeException(e);
	}
	}
	}

总结：

注册选择器，端口，客户端通道
得到选择器，得到客户端与服务端连接通道，通道注册为非阻塞，注册读事件到选择器上

执行效果：

知识点 IO

# 一、NIO 深入剖析

# 1.1 Java NIO 基本介绍

# 1.2 NIO 和 BIO 比较

# 1.3 NIO 三大核心原理示意图

# 1.3.1 Buffer 缓冲区

# 1.3.2 Channel (通道)

# 1.3.3 Selector 选择器

# 1.4 NIO 核心一：缓冲区 (Buffer)

# 1.4.1 缓冲区 (Buffer)

# 1.4.2 Buffer 类及其子类

# 1.4.3 缓冲区的基本属性

# 1.4.4 Buffer 常见方法 API

# 1.4.5 缓冲区的数据操作

# 1.4.6 直接与非直接缓冲区

# 1.4.7 NIO 核心二：通道 (Channel)

# 1.4.7.1 通道 Channel 概述

# 1.4.7.2 常用的 Channel 实现类

# 1.4.7.3 FileChannel 类

# 1.4.7.4 FileChannel 的常用方法

# 1.4.7.5 案例 - 本地文件写数据

# 1.4.7.6 案例 - 本地文件读数据

# 1.4.7.7 案例 - 使用 Buffer 完成文件复制

# 1.4.7.8 案例 - 分散 (Scatter) 和聚集 (Gather)

# 1.4.7.9 案例 - transferFrom ()

# 1.4.7.10 案例 - transferTo ()

# 1.5 NIO 核心三：选择器 (Selector)

# 1.5.1 选择器 (Selector) 概述

# 1.5.2 选择器 (Selector) 的应用

# 1.5.3 NIO 非阻塞式网络通信原理分析

# 1.5.3.1 Selector 示意图和特点说明

# 1.5.3.2 服务端流程

# 1.5.3.3 客户端流程

# 1.5.4 NIO 非阻塞式网络通信入门案例

# 1.5.5 NIO 网络编程应用实例 - 群聊系统

# 目标

java转.jar再转.exe

JAVA BIO 深入剖析