Java高并发：深度解析NIO与AIO

182 浏览量更新于2024-09-02 收藏 305KB PDF 举报

Java的NIO（New Input/Output）库是在Java 1.4版本中引入的，它为Java应用程序提供了更高效的数据传输方式，特别是在处理高并发、大数据量的场景下。NIO与传统的IO（Input/Output）的主要区别在于，IO是以流（Stream）为基础的，而NIO是以块（Buffer）为基础的，这使得NIO在处理大量数据时更加高效。 1. **什么是NIO** NIO代表“非阻塞I/O”，它提供了与标准IO不同的I/O工作方式。传统的Java IO基于流，面向字符或字节，而NIO引入了通道（Channel）和缓冲区（Buffer）的概念，同时支持选择器（Selector）进行多路复用，允许单个线程管理多个输入/输出流，极大地提高了并发性能。 2. **Buffer** 缓冲区是NIO的核心组件，它是Java中对数据进行操作的主要方式。每个原始数据类型如`int`, `float`, `char`等都有对应的Buffer实现，如`IntBuffer`, `FloatBuffer`, `CharBuffer`等。Buffer具有固定大小，可以通过`allocate()`方法创建。数据可以从通道读入缓冲区，或者从缓冲区写入通道。Buffer的状态包括`position`, `limit`和`capacity`，分别表示当前位置、限制位置和最大容量。 3. **Channel** 通道是NIO的另一个关键概念，它与流不同，通道可以同时进行读写操作。常见的通道类有`FileChannel`, `SocketChannel`, `ServerSocketChannel`等。通道可以与缓冲区交互，将数据从通道读入缓冲区，或从缓冲区写入通道。 4. **网络编程** 在NIO中，`SocketChannel`和`ServerSocketChannel`用于网络通信。`ServerSocketChannel`用于监听客户端连接，当接收到客户端连接请求时，会产生一个`SocketChannel`实例，通过这个实例可以与客户端进行数据交换。`Selector`用于多路复用，它允许一个线程管理多个通道，提高服务器的并发能力。 5. **AIO（Asynchronous I/O）** AIO，又称NIO.2，是在Java 7中引入的。与NIO不同，AIO是真正的异步I/O模型，它允许应用程序在等待数据准备就绪时进行其他操作。在AIO中，读写操作是由操作系统通知完成的，而不是由应用程序轮询检查，从而降低了CPU的使用率，提升了效率。 NIO和AIO的应用场景各有优势，NIO适合于需要高吞吐量且对响应时间要求不那么敏感的场合，而AIO则更适合于需要低延迟、高并发的实时系统。了解并熟练掌握这两种技术，对于编写高效的Java服务器端程序至关重要。在实际开发中，可以根据具体需求和系统特性选择合适的I/O模型。

Java 高并发八：高并发八：NIO和和AIO详解详解

本文主要介绍Java 高并发NIO和AIO 的知识，这里整理了详细的资料，并详细介绍了 1. 什么是NIO 2. Buffer 3. Channel 4. 网络编程 5.

AIO的知识，有需要的小伙伴可以参考下

IO感觉上和多线程并没有多大关系，但是NIO改变了线程在应用层面使用的方式，也解决了一些实际的困难。而AIO是异步IO和前面的系列也有点关系。

在此，为了学习和记录，也写一篇文章来介绍NIO和AIO。

1. 什么是什么是NIO

NIO是New I/O的简称，与旧式的基于流的I/O方法相对，从名字看，它表示新的一套Java I/O标准。它是在Java 1.4中被纳入到JDK中的，并具有以下特

性：

1. NIO是基于块（Block）的，它以块为基本单位处理数据（硬盘上存储的单位也是按Block来存储，这样性能上比基于流的方式要好一些）

2. 为所有的原始类型提供（Buffer）缓存支持

3. 增加通道（Channel）对象，作为新的原始 I/O 抽象

4. 支持锁（我们在平时使用时经常能看到会出现一些.lock的文件，这说明有线程正在使用这把锁，当线程释放锁时，会把这个文件删除掉，这样其他

线程才能继续拿到这把锁）和内存映射文件的文件访问接口

5. 提供了基于Selector的异步网络I/O

所有的从通道中的读写操作，都要经过Buffer，而通道就是io的抽象，通道的另一端就是操纵的文件。

2. Buffer

Java中Buffer的实现。基本的数据类型都有它对应的Buffer

Buffer的简单使用例子：

package test;

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.channels.FileChannel;

public class Test {

public static void main(String[] args) throws Exception {

FileInputStream fin = new FileInputStream(new File(

"d:\temp_buffer.tmp"));

FileChannel fc = fin.getChannel();

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

fc.read(byteBuffer);

fc.close();

byteBuffer.flip();//读写转换

}

总结下使用的步骤是：

1. 得到Channel

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