NIO(NO-Blocking I/O)模型

NIO 的一些关键概念和组件：

Channels（通道）：代表到实体（如文件、套接字等）的开放连接，可以通过通道读写数据。

Buffers（缓冲区）：是数据容器，用于存储不同类型的数据。通道读取数据到缓冲区，或者从缓冲区写入数据到通道。

Selectors（选择器）：如果应用需要处理多个通道，选择器可以监控多个通道的 I/O 事件，如连接请求、数据到达等。这使得单个线程能够管理多个通道，从而提高效率。

⼯作原理可以分为以下⼏个步骤：

通过 FileChannel 、 SocketChannel 、 ServerSocketChannel 等类的静态⽅法打开 Channel；

open() 打开⼀个通道，创建⼀个或多个 Buffer ，⽤于读取或写⼊数据；

将数据写⼊ Buffer ，然后将 Buffer 中的数据写⼊ Channel ；

从 Channel 读取数据：将 Channel 中的数据读取到 Buffer 中；

处理事件：在⼀个循环中调⽤ Selector 的 select() ⽅法，该⽅法会阻塞直到⾄少⼀个注册的 Channel发⽣了感兴趣的事件。然后通过迭代 selectedKeys() 获取SelectionKey ，从⽽得知哪个 Channel 上发⽣了事件；

java 复制代码

//简单使用
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.ByteBuffer;

public class NioExample {
    public static void main(String[] args) {
        String filePath = "/path/to/file.txt";
        
        try {
            // 创建一个通道
            java.nio.channels.SeekableByteChannel channel = Files.newByteChannel(Paths.get(filePath));
            
            // 创建一个缓冲区
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 1KB buffer
            
            // 从通道读取数据到缓冲区
            while (channel.read(buffer) > 0) {
                // 切换为读模式
                buffer.flip();
                
                // 读取数据
                while (buffer.hasRemaining()) {
                    System.out.print((char) buffer.get());
                }
                
                // 清空缓冲区，准备下一次读取
                buffer.clear();
            }
            
            // 关闭通道
            channel.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

java 复制代码

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class SimpleNioServer {
    public void startServer(int port) throws IOException {
        Selector selector = Selector.open();
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(port));
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        while (true) {
            selector.select(); // Wait for an event
            Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> iter = selectedKeys.iterator();

            while (iter.hasNext()) {
                SelectionKey key = iter.next();
                
                if (key.isAcceptable()) {
                    registerClient(serverSocketChannel, selector);
                }
                
                if (key.isReadable()) {
                    answerClient(key);
                }

                iter.remove();
            }
        }
    }

    private void registerClient(ServerSocketChannel serverSocketChannel, Selector selector) throws IOException {
        SocketChannel clientChannel = serverSocketChannel.accept();
        clientChannel.configureBlocking(false);
        clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        System.out.println("New client connected: " + clientChannel);
    }

    private void answerClient(SelectionKey key) throws IOException {
        SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(256);
        int read = clientChannel.read(buffer);

        if (read == -1) {
            clientChannel.close();
            System.out.println("Client disconnected: " + clientChannel);
            return;
        }

        buffer.flip();
        while (buffer.hasRemaining()) {
            clientChannel.write(buffer);
        }
        buffer.clear();
    }

    public static void main(String[] args) {
        SimpleNioServer server = new SimpleNioServer();
        try {
            server.startServer(8080);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在这个例子中，startServer 方法会启动服务器，监听指定端口上的连接请求。当 selector.select() 调用返回时，意味着至少有一个通道准备好进行操作。如果事件是 OP_ACCEPT（即有新的连接请求），registerClient 方法会被调用以接受连接并注册新的客户端通道以读取数据。如果事件是 OP_READ（即有数据可读），answerClient 方法会被调用以读取数据，并将数据回显给客户端。