javaniois例子

1. java中IO和NIO的区别和适用场景

java.NIO包里包括三个基本的组件

lbuffer：因为NIO是基于缓冲的，所以buffer是最底层的必要类，这也是IO和NIO的根本不同，虽然stream等有buffer开头的扩展类，但只是流的包装类，还是从流读到缓冲区，而NIO却是直接读到buffer中进行操作。

因为读取的都是字节，所以在操作文字时，要用charset类进行编解码操作。

lchannel：类似于IO的stream，但是不同的是除了FileChannel，其他的channel都能以非阻塞状态运行。FileChannel执行的是文件的操作，可以直接DMA操作内存而不依赖于CPU。其他比如socketchannel就可以在数据准备好时才进行调用。

lselector：用于分发请求到不同的channel，这样才能确保channel不处于阻塞状态就可以收发消息。

面向流与面向缓冲

Java NIO和IO之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。Java
IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。

补充一点：NIO的buffer可以使用直接内存缓冲区，该缓冲区不在JVM中，性能会比JVM的缓冲区略好，不过会增加相应的垃圾回收的负担，因为JVM缓冲区的性能已经足够好，所以除非在对缓冲有特别要求的地方使用直接缓冲区，尽量姿蔽手使用JVM缓冲。

阻塞与非阻塞

Java IO是阻塞式的操作，当一个inputstream或outputstream在进行read（）或write（）操作时，是一直处于等待状态的，直到有数据读/写入后才进行处理.而NIO是非阻塞式的,当进行读写操作时,只会返回当前已经准备好的数据,没有就返回空,这样当前线程就可以处理其他的事情,提高了资源的使用率.

与传统IO的优势

在老的IO包中，serverSocket和socket都是阻塞式的，因此一旦有大规模的并发行为，而每一个访问都会开启一个新线程。这时会有大规模的线程上下文切换操作（因为都在等待，所以资源全都被已有的线程吃掉了），这时无论是等待的线程还是正在处理的线程，响应率都会下降，并且会影响新的线程。

而NIO包中的serverSocket和socket就不是这样，只要注册到一个selector中，当有数据放入通道的时候，selector就会得知哪些channel就绪，这时就可以做响应的处理，这样服务端只有一个线程就可以处理大部分情况（当然有些持续性操作，比如上传下载一个大文件，用NIO的方式不会比IO好）。

通过两个图的比较，可以看出IO是直连的，每迹嫌个请求都给一条线程来处理，但是NIO却是基于反应堆（selector）来处理，直到读写的数据准备好后，才会通知相应的线程来进行处理。一言以蔽之：“selector不会让channel白占资源，没事的时候给我去睡觉。”

PS:NIO基于字节进行传输，在IO时要并消注意decode/encode。

更具体的信息请参阅：http://blog.csdn.net/zhansong_1987/article/details/45873861

2. java Nio读写为什么是双向

作者：美团技术团队
链接：https://zhuanlan.hu.com/p/23488863
来源：知乎
着作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。

NIO（Non-blocking I/O，在Java领域，也称为New I/O），是一种同步非阻塞的I/O模型，也是I/O多路复用的基础，已经被越来越多地应用到大型应用服务器，成为解决高并发与大量连接、I/O处理问题的有效方式。

那么NIO的本质是什么样的呢？它是怎样与事件模型结合来解放线程、提高系统吞吐的呢？

本文会从传统的阻塞I/O和线程池模型面临的问题讲起，然后对比几种常见I/O模型，一步步分析NIO怎么利用事件模型处理I/O，解决线程池瓶颈处理海量连接，包括利用面向事件的方式编写服务端/客户端程序。最后延展到一些高级主题，如Reactor与Proactor模型的对比、Selector的唤醒、Buffer的选择等。

注：本文的代码都是伪代码，主要是为了示意，不可用于生产环境。

传统BIO模型分析

让我们先回忆一下传统的服务器端同步阻塞I/O处理（也就是BIO，Blocking I/O）的经典编程模型：

{
ExecutorService executor = Excutors.newFixedThreadPollExecutor(100);//线程池

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
serverSocket.bind(8088);
while(!Thread.currentThread.isInturrupted()){//主线程死循环等待新连接到来
Socket socket = serverSocket.accept();
executor.submit(new ConnectIOnHandler(socket));//为新的连接创建新的线程
}

class ConnectIOnHandler extends Thread{
private Socket socket;
public ConnectIOnHandler(Socket socket){
this.socket = socket;
}
public void run(){
while(!Thread.currentThread.isInturrupted()&&!socket.isClosed()){死循环处理读写事件
String someThing = socket.read()....//读取数据
if(someThing!=null){
......//处理数据
socket.write()....//写数据
}

}
}
}

这是一个经典的每连接每线程的模型，之所以使用多线程，主要原因在于socket.accept()、socket.read()、socket.write()三个主要函数都是同步阻塞的，当一个连接在处理I/O的时候，系统是阻塞的，如果是单线程的话必然就挂死在那里；但CPU是被释放出来的，开启多线程，就可以让CPU去处理更多的事情。其实这也是所有使用多线程的本质：

• 利用多核。

• 当I/O阻塞系统，但CPU空闲的时候，可以利用多线程使用CPU资源。

现在的多线程一般都使用线程池，可以让线程的创建和回收成本相对较低。在活动连接数不是特别高（小于单机1000）的情况下，这种模型是比较不错的，可以让每一个连接专注于自己的I/O并且编程模型简单，也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗，可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。

不过，这个模型最本质的问题在于，严重依赖于线程。但线程是很"贵"的资源，主要表现在：

• 线程的创建和销毁成本很高，在Linux这样的操作系统中，线程本质上就是一个进程。创建和销毁都是重量级的系统函数。

• 线程本身占用较大内存，像Java的线程栈，一般至少分配512K～1M的空间，如果系统中的线程数过千，恐怕整个JVM的内存都会被吃掉一半。

• 线程的切换成本是很高的。操作系统发生线程切换的时候，需要保留线程的上下文，然后执行系统调用。如果线程数过高，可能执行线程切换的时间甚至会大于线程执行的时间，这时候带来的表现往往是系统load偏高、CPU sy使用率特别高（超过20%以上)，导致系统几乎陷入不可用的状态。

• 容易造成锯齿状的系统负载。因为系统负载是用活动线程数或CPU核心数，一旦线程数量高但外部网络环境不是很稳定，就很容易造成大量请求的结果同时返回，激活大量阻塞线程从而使系统负载压力过大。

所以，当面对十万甚至百万级连接的时候，传统的BIO模型是无能为力的。随着移动端应用的兴起和各种网络游戏的盛行，百万级长连接日趋普遍，此时，必然需要一种更高效的I/O处理模型。

NIO是怎么工作的

很多刚接触NIO的人，第一眼看到的就是Java相对晦涩的API，比如：Channel，Selector，Socket什么的；然后就是一坨上百行的代码来演示NIO的服务端Demo……瞬间头大有没有？

我们不管这些，抛开现象看本质，先分析下NIO是怎么工作的。

常见I/O模型对比

所有的系统I/O都分为两个阶段：等待就绪和操作。举例来说，读函数，分为等待系统可读和真正的读；同理，写函数分为等待网卡可以写和真正的写。

需要说明的是等待就绪的阻塞是不使用CPU的，是在“空等”；而真正的读写操作的阻塞是使用CPU的，真正在"干活"，而且这个过程非常快，属于memory ，带宽通常在1GB/s级别以上，可以理解为基本不耗时。

下图是几种常见I/O模型的对比：



密码：380p

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3. java中bio nio aio的区别和联系

BIO是一个连接一个线程。
NIO是一个请求一个线程。
AIO是一个有效请求一个线程。
先来个例子理解一下概念，以银行取款为例：
同步 ： 自己亲自出马持银行卡到银行取钱（使用同步IO时，Java自己处理IO读写）；
异步 ： 委托一小弟拿银行卡到银行取钱，然后给你（使用异步IO时，Java将IO读写委托给OS处理，需要将数据缓冲区地址和大小传给OS(银行卡和密码)，OS需要支持异步IO操作API）；
阻塞 ： ATM排队取款，你只能等待（使用阻塞IO时，Java调用会一直阻塞到读写完成才返回）；
非阻塞 ： 柜台取款，取个号，然后坐在椅子上做其它事，等号广播会通知你办理，没到号你就不能去，你可以不断问大堂经理排到了没有，大堂经理如果说还没到你就不能去（使用非阻塞IO时，如果不能读写Java调用会马上返回，当IO事件分发器会通知可读写时再继续进行读写，不断循环直到读写完成）
Java对BIO、NIO、AIO的支持：
Java BIO ： 同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。
Java NIO ： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
Java AIO(NIO.2) ： 异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，

4. Java NIO和IO的区别

JavaNIO和IO之间的主要差别，我会更详细地描述表中每部分的差异。
IONIO
面向流面向缓冲
阻塞IO非阻塞IO
无选择器
面向流与面向缓冲
JavaNIO和IO之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。JavaIO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。JavaNIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。
阻塞与非阻塞IO
JavaIO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。JavaNIO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）
JavaNIO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：
1.对NIO或IO类的API调用。
2.数据处理。
3.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
使用纯粹的NIO设计相较IO设计，数据处理也受到影响。
在IO设计中，我们从InputStream或Reader逐字节读取数据。假设你正在处理一基于行的文本数据流，例如：
Name:Anna
Age:25
Email:[email protected]
Phone:1234567890
该文本行的流可以这样处理：
BufferedReaderreader=newBufferedReader(newInputStreamReader(input));

StringnameLine=reader.readLine();
StringageLine=reader.readLine();
StringemailLine=reader.readLine();
StringphoneLine=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）。下图也说明了这条原则：
（JavaIO:从一个阻塞的流中读数据）而一个NIO的实现会有所不同，下面是一个简单的例子：
ByteBufferbuffer=ByteBuffer.allocate(48);

intbytesRead=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。
所以，你怎么知道是否该缓冲区包含足够的数据可以处理呢？好了，你不知道。发现的方法只能查看缓冲区中的数据。其结果是，在你知道所有数据都在缓冲区里之前，你必须检查几次缓冲区的数据。这不仅效率低下，而且可以使程序设计方案杂乱不堪。例如：
ByteBufferbuffer=ByteBuffer.allocate(48);

intbytesRead=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。
如果缓冲区已满，它可以被处理。如果它不满，并且在你的实际案例中有意义，你或许能处理其中的部分数据。但是许多情况下并非如此。下图展示了“缓冲区数据循环就绪”：
3)用来处理数据的线程数
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。一个线程多个连接的设计方案如
JavaNIO:单线程管理多个连接
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。下图说明了一个典型的IO服务器设计：

JavaIO:一个典型的IO服务器设计-一个连接通过一个线程处理

5. java.nio的描述

定义作为数据容器的缓冲区，并提供其他 NIO 包的概述。
NIO API 的集中抽象为：
缓冲区，它们是数据容器；
字符集及其相关解码器 和编码器，
它们在字节和 Unicode字符之间进行转换；
各种类型的通道，它们表示到能够执行 IO 操作的
实体的连接；以及选择器 和选择键，它们与
可桥升简选择信道 一起定义了多路的、无阻塞的
I/O 设施。
java.nio 包定义了缓冲区类，这些类用于所有 NIO API。java.nio.charset包中定义了字符集API，java.nio.channels包中定义了信道和选择器 API。每个子包都具有自己的服务提供程序接口(SPI) 子包，SPI 子包的内容可用于扩展平台的默认实现或构造替代实现。
缓冲敏裤区
描述
Buffer 位置，界限和容量；
清除，反转，重笑模绕和标记/重置
ByteBuffer Get/put，压缩，查看；分配，包装
MappedByteBuffer 映射到文件的字节缓冲区
CharBuffer Get/put，压缩；分配，包装
DoubleBuffer ' '
FloatBuffer ' '
IntBuffer ' '
LongBuffer ' '
ShortBuffer ' '
ByteOrder 字节顺序的类型安全的枚举



6. Java中nio与普通io有什么优势

1，nio的主要作用就是用来解决速度差异的。举个例子：计算机处理的速度，和用户按键盘的速度，这两者的速度相差悬殊。

2，如果按照经典的方法：一个用户设定一个线程，专门等待用户的输入，无形中就造成了严重的资源浪费，每一个线程都需要珍贵的cpu时间片，由于速度差异造成了在这个交互线程中的cpu都用来等待。

3，传统的阻塞式IO，每个连接必须要开一个线程来处理，并且没处理完线程不能退出。

4，非阻塞式IO，由于基于反应器模式，用于事件多路分离和分派的体系结构模式，所以可以利用线程池来处理。事件来了就处理，处理完了就把线程归还。

5，而传统阻塞方式不能使用线程池来处理，假设当前有10000个连接，非阻塞方式可能用1000个线程的线程池就搞定了，而传统阻塞方式就需要开10000个来处理。如果连接数较多将会出现资源不足的情况。非阻塞的核心优势就在这里。

7. java nio 是什么

nio是java New IO的简称，在jdk1.4里提供的新api。Sun官方标榜的特性如下：
– 为轮岁所有的原始类型提供(Buffer)缓存支持。
– 字塌桐老符集编码解码解决方案。
–团升 Channel：一个新的原始I/O抽象。
– 支持锁和内存映射文件的文件访问接口。
– 提供多路(non-bloking)非阻塞式的高伸缩性网络I/O。

8. 介绍一下Java NIO，NIO读取文件都有哪些方法

NIO也就是New I/O,是一组扩展Java IO操作的API集， 于Java 1.4起被引入，Java 7中NIO又提供了一些新的文件系统API，叫NIO2.
NIO2提供两种主要的文件读取方法：
使用buffer和channel类
使胡举吵用Path 和 File 类
NIO读取文件有以下三种方式：
1. 旧的NIO方式，使用BufferedReader
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class WithoutNIOExample
{
public static void main(String[] args)
{
BufferedReader br = null;
String sCurrentLine = null;
try
{
br = new BufferedReader(
new FileReader("test.txt"));
while ((sCurrentLine = br.readLine()) != null)
{
System.out.println(sCurrentLine);
}
}
catch (IOException e)
{
e.printStackTrace();
}
finally
{
try
{
if (br != null)
br.close();
} catch (IOException ex)
{
ex.printStackTrace();
}
}
}
}
2. 使用buffer读取小文件
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class ReadFileWithFileSizeBuffer
{
public static void main(String args[])
{
try
{
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile(
"test.txt","r");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
long fileSize = inChannel.size();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate((int) fileSize);
inChannel.read(buffer);
buffer.rewind();
buffer.flip();
for (int i = 0; i < fileSize; i++)
{
System.out.print((char) buffer.get());
}
inChannel.close();
aFile.close();
}
catch (IOException exc)
{
System.out.println(exc);
System.exit(1);
}
}
}
3. 分块答伍读取大文件
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class ReadFileWithFixedSizeBuffer
{
public static void main(String[] args) throws IOException
{
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile
("test.txt", "r");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
while(inChannel.read(buffer) > 0)
{
buffer.flip();
for (int i = 0; i <裤侍 buffer.limit(); i++)
{
System.out.print((char) buffer.get());
}
buffer.clear(); // do something with the data and clear/compact it.
}
inChannel.close();
aFile.close();
}
}
4. 使用MappedByteBuffer读取文件
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class ReadFileWithMappedByteBuffer
{
public static void main(String[] args) throws IOException
{
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile
("test.txt", "r");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
MappedByteBuffer buffer = inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
buffer.load();?
for (int i = 0; i < buffer.limit(); i++)
{
System.out.print((char) buffer.get());
}
buffer.clear(); // do something with the data and clear/compact it.
inChannel.close();
aFile.close();
}
}

9. JAVA NIO编程中，什么叫做通道事件就绪呢

如果你将selector理解成一个不断循环的线程你就比较容易理解事件了，假设服务器的selector就是不断循环去判断每个链接到这里的Channel的状态发生了如何的变化。一旦Channel有了状态的变化，selector就发出相应的事件

10. JAVA 非阻塞通信（NIO）相比普通socket通信,非阻塞表现在哪里本质区别是什么

0，则侍重连，重新再来过一次呗。
1，NIO 本身是提供非阻塞式的网络访问，使用 selector 来轮询事件，因此用 selector 才能改进性能，一个 selector 可以用在多个 socket 通信中而不像以前传统的一个线程一个 socket 流这么麻烦地管理它们。
2，客户端与服务端是互不影响的，完全不相关。我们完全不需要关心对方是C++ / VB 还是 Java ，只要双方使用的都是 TCP 协议就行了。

NIO 是在与操作系统的模块打交道，尽量提高性能，所有的真实过程其实都是在 JVM 的 native 代码孙陆吵与操作系统中处理了，对我们应用程序来说，使用什么方法并悉败没有区别。