NIO系列之工作机制简介

2022-05-07 16:25:23 浏览数 (1)

前言

本博客只简单介绍NIO的原理实现和基本工作流程

I/O和NIO的本质区别

NIO将填充和提取缓冲区的I/O操作转移到了操作系统

I/O 以流的方式处理数据，而 NIO 以缓冲区的方式处理数据；IO是阻塞的，NIO是非阻塞的，直到有数据被读取或者数据完全写入时，IO线程才开始执行操作，而NIO在如何情况都是非阻塞的

通道(Channel)和缓冲区(Buffer)

NIO三个核心对象：通道(Channel)、缓冲区(Buffer)和选择器(Selector)

缓冲区只暂时储存数据，通道用于读取和写入操作，作用相当于IO流，与IO流不同的是通道是双向的。

NIO操作中，从通道读取的数据必须先放在缓冲区中，发送给通道的数据也先放在缓冲区中。

NIO通道

通道：通道是一个对象，可以通过它读取和写入数据，可以理解为是对原I/O包中的流的模拟。

通道和流的区别在于通道是双向。通道可以用于读、写或者同时用于读写，而流只有一个方向，即一个流必须是InputStream的子类或者OutputStream的子类。

  • FileChannel：从文件中读写数据。
  • DatagramChannel：能通过UDP读写网络中的数据。
  • SocketChannel：能通过TCP读写网络中的数据。
  • ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个Socke Channel。

NIO缓冲区

缓冲区：缓冲区实质上是一个数组。最常用的缓冲区类型是ByteBuffer，对应Java的基本类型都有一种缓冲区区

缓冲区类型：

  • ByteBuffer
  • CharBuffer
  • ShortBuffer
  • IntBuffer
  • LongBuffer
  • FloatBuffer
  • DoubleBuffer

NIO选择器

选择器(Selector)：选择器用于监听多个通道的事件。Selector允许单线程处理多个 Channel。也就是说可以注册多个通道，使用同一个选择器，只要开一条线程就可以执行

NIO读写操作

NIO读取过程：先创建一个缓冲区，通道读取数据放在这个缓冲区

代码语言：javascript复制
graph LR

Channel-->Buffer

NIO写入过程：也是先创建一个缓冲区，里面有储存数据的话，将这些数据发给管道执行写入操作

代码语言：javascript复制
graph LR
Buffer-->Channel

文件读取操作 读取文件过程：从FileInputStream获取Channel，创建Buffer，将数据从Channel读到Buffer中

代码语言：javascript复制
//从FileInputStream获取通道
FileInputStream fis = new FileInputStream( "readandshow.txt" );
FileChannel fc = fis.getChannel();
//创建缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
//将数据从通道读到缓冲区
fc.read( buffer );

文件写入过程

代码语言：javascript复制
FileOutputStream fout=new FileOutputStream("write.txt");
FileChannel fc=fout.getChannel();
ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
for (int i=0; i<data.length; i  ) {
      buffer.put(data[i]);
}
buffer.flip();
fc.write(buffer);

附录： NIO入门 NIO系列教程

自动驾驶 socket编程

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