Java NIO是New IO还是Non-blocking IO

文章目录

• 前言
• NIO到底叫啥
• 通过对比理解NIO
• • 传统IO网络编程
  • NIO引入的新概念
  • NIO网络编程
  • 两者区别
  • NIO的事件驱动
• 总结

前言

很多小伙伴对Java NIO的一些概念和编程不是很理解，希望通过本文对Java NIO与传统IO的对比，可以帮助大家更好地理解和掌握Java NIO。

NIO到底叫啥

Java NIO 有两种说法 ，一种是 New IO ，另一种是 Non-blocking IO（非阻塞IO）。

这两种说法都没毛病。

从JDK 1.4开始，Java提供了一系列IO新特性 ，所以称之为New IO。而NIO提供了非阻塞的I/O操作方式，所以又可以称之为 Non-blocking IO。

通过对比理解NIO

相对于传统的 Java IO API，NIO API 不论是概念还是编程方式，对于开发人员来讲都没有那么的直观，理解起来比较困难。

（下面通过对比Java的传统IO和NIO编程，让小伙伴们轻松理解并掌握Java NIO。）

传统IO网络编程

在基于传统的Java IO API进行网络编程时，通过3个步骤就可以完成网络通信工作：

1. 接受一个连接请求的Socket对象。
2. 获取Socket关联的的输入/输出流。
3. 读取输入流的数据或向输出流写入数据。

整个流程相对直观简单。示例代码如下图

NIO引入的新概念

而在Java NIO中，引入了一系列新的概念，比如通道（Channel ）、缓冲区（Buffer ）、选择器（Selector）等。

先来看一下这些概念：

• 通道 （Channel）：通道是连接数据源和缓冲区的桥梁。数据可以通过通道从数据源读取到缓冲区，或者从缓冲区写入到数据源。
• 缓冲区 （Buffer）：缓冲区是Java NIO中用于存储数据的核心组件。它是一个容器对象，用于存储要写入通道或从通道读取的数据。
• 选择器 （Selector）：选择器用于非阻塞I/O操作。它可以同时监控多个通道的状态（如是否准备好进行读或写操作），这使得开发者可以编写高效的、非阻塞的I/O代码。

这些概念给我的感觉就是：好像看了，又好像没看。

对于初学者来说，在概念的转换和学习过程中可能会有一定的难度。所以还是要结合实际的例子来理解。

与上面相同的功能，看看利用Java NIO API是如何编写的。

NIO网络编程

两者区别

可以看到，完成网络通信的3个步骤依然存在，但是有几处代码不一样：

1. SocketChannel替代了InputStream/OutputStream，既可以读又可以写。
2. ByteBuffer替代了byte[]，两者区别就是，ByteBuffer多了清除、标记、重置等功能，也是为什么说Java NIO 是面向缓冲区。
3. 多了陌生的代码，比如，Selector.open()、selector.select()、xx.register(selector)等。

替代不难理解，主要是，这个Selector是什么？

这个Selector也就是Java NIO的核心组件，其工作模式就是《BIO、NIO、IO多路复用模型详细介绍&Java NIO 网络编程》说到的IO多路复用。

NIO的事件驱动

通过使用Selector，一个单独的线程可以去处理多个客户端的连接请求、读写操作。具体体现在以下几处：

1. 第12行，注册 ServerSocketChannel 到 Selector，并监听 ACCEPT 事件。这样意味着ServerSocket不用去accept()等待客户端的连接，而是交给了Selector去等待。
2. 第33行，注册新连接到 Selector，并监听 READ 事件。 意味着，如果Socket数据没有准备好，由Selector去等待。

这样的话，只要是注册到Selector中的事件，不论多少个客户端的连接或输入输出，都会在selector.select()（第16行）统一由一个线程去阻塞等待。从而减少整体阻塞的次数，提高性能。

总结

Java NIO 并不是完全非阻塞，只是通过事件驱动机制和缓冲区减少系统调用次数，减少了阻塞等待的时间。理解Java NIO需要重点理解事件驱动机制。