java NIO 之 NIO与IO

java NIO 之 NIO与IO

 

 

Java NIO和IO的主要区别

 

 

IO                NIO
面向流            面向缓冲
阻塞IO            非阻塞IO
无                Selector

 

 

面向流与面向缓冲

 

面向流：例如文件和程序之间有一个通道，像水流一样流动，分输入流和输出流

 

面向缓冲：例如文件和程序之间建立通道（Channel），就像铁路轨道，数据传输通过缓冲区，而且是双向的，程序将数据放到缓冲区 -》 缓冲区通过通道运输到文件 -》 文件从缓冲区中读数据 -》 读完数据缓冲区还得回来

 

通道：数据运输的通道

缓冲区：数据存储的位置

 

 

阻塞与非阻塞IO

 

      Java IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，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的事情。 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。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。

 

 

选择器（Selectors）

 

      其底层就是线程池，以前是一个线程对应一个通道，现在可以一个线程对应多个通道，实现多路复用。

 

      Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。

 

 

 

 

NIO和IO如何影响应用程序的设计

 

无论您选择IO或NIO工具箱，可能会影响您应用程序设计的以下几个方面：

 

• 对NIO或IO类的API调用
• 数据处理
• 用来处理数据的线程数

 

 

API调用

 

当然，使用NIO的API调用时看起来与使用IO时有所不同，但这并不意外，因为并不是仅从一个InputStream逐字节读取，而是数据必须先读入缓冲区再处理。

 

 

 

数据处理

 

要读取的数据如下：

 

Name: Anna
Age: 25
Email: [e-mail]
Phone: [phone]

 

 

 

IO读取数据

 

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));

String nameLine   = reader.readLine();
String ageLine    = reader.readLine();
String emailLine  = reader.readLine();
String phoneLine  = reader.readLine();

   

 

    请注意处理状态由程序执行多久决定。换句话说，一旦reader.readLine()方法返回，你就知道肯定文本行就已读完， readline()阻塞直到整行读完，这就是原因。你也知道此行包含名称；同样，第二个readline()调用返回的时候，你知道这行包含年龄等。 正如你可以看到，该处理程序仅在有新数据读入时运行，并知道每步的数据是什么。一旦正在运行的线程已处理过读入的某些数据，该线程不会再回退数据（大多如此）。

 

 

NIO读取数据

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
int bytesRead = inChannel.read(buffer);

 

    注意第二行，从通道读取字节到ByteBuffer。当这个方法调用返回时，你不知道你所需的所有数据是否在缓冲区内。你所知道的是，该缓冲区包含一些字节，这使得处理有点困难。

 

    假设第一次 read(buffer)调用后，读入缓冲区的数据只有半行，例如，“Name:An”，你能处理数据吗？显然不能，需要等待，直到整行数据读入缓存，在此之前，对数据的任何处理毫无意义。

 

 

解决方法：检查几次缓冲区的数据

 

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buffer);

while(! bufferFull(bytesRead) ) {
    bytesRead = inChannel.read(buffer);
}

 

    bufferFull()方法必须跟踪有多少数据读入缓冲区，并返回真或假，这取决于缓冲区是否已满。换句话说，如果缓冲区准备好被处理，那么表示缓冲区满了。

 

    bufferFull()方法扫描缓冲区，但必须保持在bufferFull（）方法被调用之前状态相同。如果没有，下一个读入缓冲区的数据可能无法读到正确的位置。这是不可能的，但却是需要注意的又一问题。

 

 

 

用来处理数据的线程数

 

NIO

 

NIO可让您只使用一个（或几个）单线程管理多个通道（网络连接或文件），但付出的代价是解析数据可能会比从一个阻塞流中读取数据更复杂。

 

如果需要管理同时打开的成千上万个连接，这些连接每次只是发送少量的数据，例如聊天服务器，实现NIO的服务器可能是一个优势。同样，如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上，如P2P网络中，使用一个单独的线程来管理你所有出站连接，可能是一个优势。

 

 

IO

 

如果你有少量的连接使用非常高的带宽，一次发送大量的数据，也许典型的IO服务器实现可能非常契合。

 

 

 

 

NIO底层原理

 

       NIO设计思想就是为了节省线程资源，像Selecter可以管理多个channel，使用观察者模式，讲多个channel注册到Selecter仲，当事件发生，就根据selectionKey找到对应的Channel，然后拿到数据。

 

       NIO内容同时使用了线程池。