Java NIO 教程：通道、缓冲区与选择器

Java NIO（New IO）是Java 1.4版本引入的一种新型IO API，设计用于替代传统的Java IO API。NIO的核心特性包括通道（Channel）、缓冲区（Buffer）、异步IO和选择器（Selector），这些特性使得Java在处理IO操作时具有更高的效率和灵活性。 1. **通道（Channel）**：在Java NIO中，数据通过通道进行传输。通道类似于流，但它们是双向的，可以用于读取和写入。常见的通道类型包括文件通道（FileChannel）、套接字通道（SocketChannel）、服务器套接字通道（ServerSocketChannel）和数据报通道（DatagramChannel）。 2. **缓冲区（Buffer）**：数据在传输前会先存储在缓冲区中。缓冲区是一种特殊的数组，它提供了对数据进行高效管理的机制，如位置、限制和容量。Java NIO支持多种类型的缓冲区，如ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer等，它们分别对应不同的数据类型。 3. **分散（Scatter）/聚集（Gather）**：这两种操作允许数据从多个缓冲区分散写入通道，或从通道聚集读入多个缓冲区，提高了数据处理的效率。 4. **通道之间的数据传输**：NIO允许直接在通道之间进行数据传输，无需经过缓冲区。例如，可以从一个文件通道直接将数据写入另一个文件通道，减少了内存拷贝，提升了性能。 5. **选择器（Selector）**：选择器是NIO的一个关键特性，它允许单个线程同时监控多个通道。当通道上的某个事件（如连接建立、数据到达或关闭）发生时，选择器会通知线程进行相应的处理，从而实现了多路复用。 6. **文件通道（FileChannel）**：FileChannel提供对文件的读写操作，支持随机访问，还可以实现文件的映射到内存，提高大文件操作的效率。 7. **套接字通道（SocketChannel）**：SocketChannel用于网络通信，可以进行TCP连接的读写操作。 8. **服务器套接字通道（ServerSocketChannel）**：ServerSocketChannel用于监听和接受新的TCP连接请求。 9. **数据报通道（DatagramChannel）**：DatagramChannel支持UDP协议，可以发送和接收数据报包。 10. **管道（Pipe）**：Pipe在Java NIO中用于在同一应用程序内的两个线程间创建一个单向数据流。 通过这些核心组件，Java NIO为开发者提供了更强大的IO功能，特别是在处理高并发、非阻塞IO场景时，NIO的优势尤为明显。在实际应用中，NIO常用于服务器端编程，如构建高效的网络服务、大数据处理和并发系统。了解并掌握Java NIO的这些概念和用法，对于提升Java应用程序的性能和可扩展性至关重要。