Java NIO入门：非阻塞IO详解与实战

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Java NIO (New Input/Output) 是在Java Development Kit (JDK) 1.4版本中引入的一项重大改进，旨在解决传统I/O（基于字符和字节流）在性能上的局限。NIO引入了非阻塞I/O模型，提供了高效、面向块的I/O操作，使得在处理大量数据时能够避免阻塞，提高并发性和应用程序响应速度。 NIO的核心在于其两个关键组件：`Buffer`（缓冲区）和`Channel`（通道）。缓冲区是一个存储数据的内存区域，可以一次性读写大量数据，减少了频繁的内存拷贝和系统调用，从而提升性能。通道则是数据传输的抽象概念，它们代表了输入/输出操作的源头或目标，如文件、网络连接等。非阻塞模式意味着当数据未准备好时，I/O操作不会被阻塞，而是立即返回，允许线程执行其他任务。在本教程中，学习者将深入理解NIO的各个方面，包括但不限于： 1. **基础概念**：介绍NIO库的基本原理和设计，帮助读者建立起对NIO架构的理解。 2. **缓冲区和通道**：详细讲解如何创建和管理缓冲区，以及如何通过通道进行数据读写操作。 3. **异步I/O**：探讨NIO的异步特性，如何实现高效的事件驱动编程，提高程序的并发性能。 4. **直接缓冲区**：区分普通缓冲区和直接缓冲区，了解何时选择哪种类型的缓冲区以优化性能。 5. **编程实践**：通过示例代码展示如何在实际项目中应用NIO，包括如何编写、编译和运行这些Java程序。 6. **系统需求**：强调在学习过程中需要安装并配置JDK 1.4，以及可能遇到的环境设置问题。对于学习者来说，具备基本的Java编程知识（如类、继承和包的使用）是必要的，但并不需要过多的编程经验。教程会尽量保持代码简洁易懂，以便新手也能快速上手。通过跟随教程中的步骤，读者将获得NIO编程的基础，并为其后续的开发工作打下坚实的基础。

因此读取文件涉及三个步骤：(1) 从 FileInputStream 获取 Channel，(2) 创建 Buffer，(3) 将数据从 Channel

读到 Buffer 中。

现在，让我们看一下这个过程。

三个容易的步骤

第一步是获取通道。我们从 FileInputStream 获取通道：

FileInputStream fin = new FileInputStream( "readandshow.txt" );

FileChannel fc = fin.getChannel();

下一步是创建缓冲区：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );

最后，需要将数据从通道读到缓冲区中，如下所示：

fc.read( buffer );

您会注意到，我们不需要告诉通道要读

多少数据

到缓冲区中。每一个缓冲区都有复杂的内部统计机制，它会跟踪已经

读了多少数据以及还有多少空间可以容纳更多的数据。我们将在缓冲区内部细节中介绍更多关于缓冲区统计机制的内

容。

写入文件

在 NIO 中写入文件类似于从文件中读取。首先从 FileOutputStream 获取一个通道：

FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "writesomebytes.txt" );

FileChannel fc = fout.getChannel();

下一步是创建一个缓冲区并在其中放入一些数据 - 在这里，数据将从一个名为 message 的数组中取出，这个数组包含

字符串 "Some bytes" 的 ASCII 字节(本教程后面将会解释 buffer.flip() 和 buffer.put() 调用)。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );

for (int i=0; i<message.length; ++i) {

buffer.put( message[i] );

}

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