一、概念

NIO即New IO，這個(gè)庫(kù)是在JDK1.4中才引入的。NIO和IO有相同的作用和目的，但實(shí)現(xiàn)方式不同，NIO主要用到的是塊，所以NIO的效率要比IO高很多。在Java API中提供了兩套NIO，一套是針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出NIO，另一套就是網(wǎng)絡(luò)編程N(yùn)IO。

創(chuàng)新互聯(lián)建站服務(wù)項(xiàng)目包括平桂網(wǎng)站建設(shè)、平桂網(wǎng)站制作、平桂網(wǎng)頁(yè)制作以及平桂網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷策劃等。多年來(lái)，我們專注于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，利用自身積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、深度合作伙伴關(guān)系等，向廣大中小型企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等提供互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的解決方案，平桂網(wǎng)站推廣取得了明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前，我們服務(wù)的客戶以成都為中心已經(jīng)輻射到平桂省份的部分城市，未來(lái)相信會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域并繼續(xù)獲得客戶的支持與信任！

二、NIO和IO的主要區(qū)別

下表總結(jié)了Java IO和NIO之間的主要區(qū)別：

1、面向流與面向緩沖

Java IO和NIO之間第一個(gè)最大的區(qū)別是，IO是面向流的，NIO是面向緩沖區(qū)的。

Java IO面向流意味著每次從流中讀一個(gè)或多個(gè)字節(jié)，直至讀取所有字節(jié)，它們沒(méi)有被緩存在任何地方。此外，它不能前后移動(dòng)流中的數(shù)據(jù)。如果需要前后移動(dòng)從流中讀取的數(shù)據(jù)，需要先將它緩存到一個(gè)緩沖區(qū)。

Java NIO面向緩沖區(qū)的緩沖導(dǎo)向方法略有不同。數(shù)據(jù)讀取到一個(gè)它稍后處理的緩沖區(qū)，需要時(shí)可在緩沖區(qū)中前后移動(dòng)。這就增加了處理過(guò)程中的靈活性。但是，還需要檢查是否該緩沖區(qū)中包含所有您需要處理的數(shù)據(jù)。而且，需確保當(dāng)更多的數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)時(shí)，不要覆蓋緩沖區(qū)里尚未處理的數(shù)據(jù)。

2、阻塞與非阻塞IO

Java IO的各種流是阻塞的。這意味著，當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用read() 或 write()時(shí)，該線程被阻塞，直到有一些數(shù)據(jù)被讀取，或數(shù)據(jù)完全寫(xiě)入。該線程在此期間不能再干任何事情了。

Java NIO的非阻塞模式，使一個(gè)線程從某通道發(fā)送請(qǐng)求讀取數(shù)據(jù)，但是它僅能得到目前可用的數(shù)據(jù)，如果目前沒(méi)有數(shù)據(jù)可用時(shí)，就什么都不會(huì)獲取，而不是保持線程阻塞，所以直至數(shù)據(jù)變的可以讀取之前，該線程可以繼續(xù)做其他的事情。 非阻塞寫(xiě)也是如此。一個(gè)線程請(qǐng)求寫(xiě)入一些數(shù)據(jù)到某通道，但不需要等待它完全寫(xiě)入，這個(gè)線程同時(shí)可以去做別的事情。 線程通常將非阻塞IO的空閑時(shí)間用于在其它通道上執(zhí)行IO操作，所以一個(gè)單獨(dú)的線程現(xiàn)在可以管理多個(gè)輸入和輸出通道（channel）。

3、選擇器（Selectors）

Java NIO的選擇器允許一個(gè)單獨(dú)的線程來(lái)監(jiān)視多個(gè)輸入通道，你可以注冊(cè)多個(gè)通道使用一個(gè)選擇器，然后使用一個(gè)單獨(dú)的線程來(lái)“選擇”通道：這些通道里已經(jīng)有可以處理的輸入，或者選擇已準(zhǔn)備寫(xiě)入的通道。這種選擇機(jī)制，使得一個(gè)單獨(dú)的線程很容易來(lái)管理多個(gè)通道。

三、NIO和IO如何影響應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)

無(wú)論您選擇IO或NIO工具箱，可能會(huì)影響您應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的以下幾個(gè)方面：

1.對(duì)NIO或IO類的API調(diào)用。
2.數(shù)據(jù)處理。
3.用來(lái)處理數(shù)據(jù)的線程數(shù)。

1、API調(diào)用

當(dāng)然，使用NIO的API調(diào)用時(shí)看起來(lái)與使用IO時(shí)有所不同，但這并不意外，因?yàn)椴⒉皇莾H從一個(gè)InputStream逐字節(jié)讀取，而是數(shù)據(jù)必須先讀入緩沖區(qū)再處理。

2、數(shù)據(jù)處理

使用純粹的NIO設(shè)計(jì)相較IO設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理也受到影響。

在IO設(shè)計(jì)中，我們從InputStream或 Reader逐字節(jié)讀取數(shù)據(jù)。假設(shè)你正在處理一基于行的文本數(shù)據(jù)流，例如：

該文本行的流可以這樣處理：

???? 請(qǐng)注意處理狀態(tài)由程序執(zhí)行多久決定。換句話說(shuō)，一旦reader.readLine()方法返回，你就知道肯定文本行就已讀完， readline()阻塞直到整行讀完，這就是原因。你也知道此行包含名稱；同樣，第二個(gè)readline()調(diào)用返回的時(shí)候，你知道這行包含年齡等。 正如你可以看到，該處理程序僅在有新數(shù)據(jù)讀入時(shí)運(yùn)行，并知道每步的數(shù)據(jù)是什么。一旦正在運(yùn)行的線程已處理過(guò)讀入的某些數(shù)據(jù)，該線程不會(huì)再回退數(shù)據(jù)（大多如此）。下圖也說(shuō)明了這條原則：

而一個(gè)NIO的實(shí)現(xiàn)會(huì)有所不同，下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

注意第二行，從通道讀取字節(jié)到ByteBuffer。當(dāng)這個(gè)方法調(diào)用返回時(shí)，你不知道你所需的所有數(shù)據(jù)是否在緩沖區(qū)內(nèi)。你所知道的是，該緩沖區(qū)包含一些字節(jié)，這使得處理有點(diǎn)困難。假設(shè)第一次 read(buffer)調(diào)用后，讀入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)只有半行，例如，“Name:An”，你能處理數(shù)據(jù)嗎？顯然不能，需要等待，直到整行數(shù)據(jù)讀入緩存，在此之前，對(duì)數(shù)據(jù)的任何處理毫無(wú)意義。所以，你怎么知道是否該緩沖區(qū)包含足夠的數(shù)據(jù)可以處理呢？好了，你不知道。發(fā)現(xiàn)的方法只能查看緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。其結(jié)果是，在你知道所有數(shù)據(jù)都在緩沖區(qū)里之前，你必須檢查幾次緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)。這不僅效率低下，而且可以使程序設(shè)計(jì)方案雜亂不堪。例如

bufferFull()方法必須跟蹤有多少數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)，并返回真或假，這取決于緩沖區(qū)是否已滿。換句話說(shuō)，如果緩沖區(qū)準(zhǔn)備好被處理，那么表示緩沖區(qū)滿了。

bufferFull()方法掃描緩沖區(qū)，但必須保持在bufferFull（）方法被調(diào)用之前狀態(tài)相同。如果沒(méi)有，下一個(gè)讀入緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)可能無(wú)法讀到正確的位置。這是不可能的，但卻是需要注意的又一問(wèn)題。

如果緩沖區(qū)已滿，它可以被處理。如果它不滿，并且在你的實(shí)際案例中有意義，你或許能處理其中的部分?jǐn)?shù)據(jù)。但是許多情況下并非如此。

四、IO與NIO的選擇

NIO可讓您只使用一個(gè)（或幾個(gè)）單線程管理多個(gè)通道（網(wǎng)絡(luò)連接或文件），但付出的代價(jià)是解析數(shù)據(jù)可能會(huì)比從一個(gè)阻塞流中讀取數(shù)據(jù)更復(fù)雜。

如果需要管理同時(shí)打開(kāi)的成千上萬(wàn)個(gè)連接，這些連接每次只是發(fā)送少量的數(shù)據(jù)，例如聊天服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)NIO的服務(wù)器可能是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。同樣，如果你需要維持許多打開(kāi)的連接到其他計(jì)算機(jī)上，如P2P網(wǎng)絡(luò)中，使用一個(gè)單獨(dú)的線程來(lái)管理你所有出站連接，可能是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。一個(gè)線程多個(gè)連接的設(shè)計(jì)方案如下圖所示：

Java NIO:?單線程管理多個(gè)連接

如果你有少量的連接使用非常高的帶寬，一次發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，也許典型的IO服務(wù)器實(shí)現(xiàn)可能非常契合。下圖說(shuō)明了一個(gè)典型的IO服務(wù)器設(shè)計(jì)：

Java IO:?一個(gè)典型的IO服務(wù)器設(shè)計(jì)- 一個(gè)連接通過(guò)一個(gè)線程處理.

PS.

1.?? Java IO 流中涉及到了哪些設(shè)計(jì)策略和設(shè)計(jì)模式

Java 的 IO 庫(kù)提供了一種鏈接（Chaining）機(jī)制，可以將一個(gè)流處理器跟另一個(gè)流處理器首尾相接，以其中之一的輸出作為另一個(gè)的輸入而形成一個(gè)流管道鏈接，譬如常見(jiàn)的 new DataInputStream(new FileInputStream(file)) 就是把 FileInputStream 流當(dāng)作 DataInputStream 流的管道鏈接。其次，對(duì)于 Java IO 流還涉及一種對(duì)稱性的設(shè)計(jì)策略，其表現(xiàn)為輸入輸出對(duì)稱性（如 InputStream 和 OutputStream 的字節(jié)輸入輸出操作，Reader 和 Writer 的字符輸入輸出操作）和字節(jié)字符的對(duì)稱性（InputStream 和 Reader 的字節(jié)字符輸入操作，OutputStream 和 Writer 的字節(jié)字符輸出操作）。此外，對(duì)于 Java IO 流在整體設(shè)計(jì)上還涉及裝飾者（Decorator）和適配器（Adapter）兩種設(shè)計(jì)模式。

對(duì)于 IO 流涉及的裝飾者設(shè)計(jì)模式例子如下：

//把InputStreamReader裝飾成BufferedReader來(lái)成為具備緩沖能力的Reader。BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(inputStreamReader);

對(duì)于 IO 流涉及的適配器設(shè)計(jì)模式例子如下：

//把FileInputStream文件字節(jié)流適配成InputStreamReader字符流來(lái)操作文件字符串。

FileInputStream fileInput = new FileInputStream(file);

InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(fileInput);

而對(duì)于上面涉及的兩種設(shè)計(jì)模式通俗總結(jié)如下。裝飾者模式就是給一個(gè)對(duì)象增加一些新的功能，而且是動(dòng)態(tài)的，要求裝飾對(duì)象和被裝飾對(duì)象實(shí)現(xiàn)同一個(gè)接口，裝飾對(duì)象持有被裝飾對(duì)象的實(shí)例（各種字符流間裝飾，各種字節(jié)流間裝飾）。適配器模式就是將某個(gè)類的接口轉(zhuǎn)換成我們期望的另一個(gè)接口表示，目的是消除由于接口不匹配所造成的類的兼容性問(wèn)題（字符流與字節(jié)流間互相適配）。

2.?? 字節(jié)流與字符流有什么區(qū)別:

計(jì)算機(jī)中的一切最終都是以二進(jìn)制字節(jié)形式存在的，對(duì)于我們經(jīng)常操作的字符串，在寫(xiě)入時(shí)其實(shí)都是先得到了其對(duì)應(yīng)的字節(jié)，然后將字節(jié)寫(xiě)入到輸出流，在讀取時(shí)其實(shí)都是先讀到的是字節(jié)，然后將字節(jié)直接使用或者轉(zhuǎn)換為字符給我們使用。由于對(duì)于字節(jié)和字符兩種操作的需求比較廣泛，所以 Java 專門提供了字符流與字節(jié)流相關(guān)IO類。對(duì)于程序運(yùn)行的底層設(shè)備來(lái)說(shuō)永遠(yuǎn)都只接受字節(jié)數(shù)據(jù)，所以當(dāng)我們往設(shè)備寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)論是字節(jié)還是字符最終都是寫(xiě)的字節(jié)流。字符流是字節(jié)流的包裝類，所以當(dāng)我們將字符流向字節(jié)流轉(zhuǎn)換時(shí)要注意編碼問(wèn)題（因?yàn)樽址D(zhuǎn)成字節(jié)數(shù)組的實(shí)質(zhì)是轉(zhuǎn)成該字符串的某種字節(jié)編碼）。字符流和字節(jié)流的使用非常相似，但是實(shí)際上字節(jié)流的操作不會(huì)經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)（內(nèi)存）而是直接操作文本本身的，而字符流的操作會(huì)先經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)（內(nèi)存）然后通過(guò)緩沖區(qū)再操作文件。

字符流和字節(jié)流的使用非常相似，但是實(shí)際上字節(jié)流的操作不會(huì)經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)（內(nèi)存）而是直接操作文本本身的，而字符流的操作會(huì)先經(jīng)過(guò)緩沖區(qū)（內(nèi)存）然后通過(guò)緩沖區(qū)再操作文件。

3.??字節(jié)流和字符流哪個(gè)好，如何選擇？

緩大多數(shù)情況下使用字節(jié)流會(huì)更好，因?yàn)樽止?jié)流是字符流的包裝，而大多數(shù)時(shí)候 IO 操作都是直接操作磁盤(pán)文件，所以這些流在傳輸時(shí)都是以字節(jié)的方式進(jìn)行的（圖片等都是按字節(jié)存儲(chǔ)的）。

而如果對(duì)于操作需要通過(guò) IO 在內(nèi)存中頻繁處理字符串的情況使用字符流會(huì)好些，因?yàn)樽址骶邆渚彌_區(qū)，提高了性能。

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本文的重點(diǎn)是你有沒(méi)有收獲與成長(zhǎng)，其余的都不重要，希望讀者們能謹(jǐn)記這一點(diǎn)。同時(shí)我經(jīng)過(guò)多年的收藏目前也算收集到了一套完整的學(xué)習(xí)資料，包括但不限于：分布式架構(gòu)、高可擴(kuò)展、高性能、高并發(fā)、Jvm性能調(diào)優(yōu)、Spring，MyBatis，Nginx源碼分析，redis，ActiveMQ、、Mycat、Netty、Kafka、MySQL、Zookeeper、Tomcat、Docker、Dubbo、Nginx等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)高級(jí)進(jìn)階干貨，希望對(duì)想成為架構(gòu)師的朋友有一定的參考和幫助

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