摘要：的選擇器允許單個線程監視多個輸入通道。一旦執行的線程已經超過讀取代碼中的某個數據片段，該線程就不會在數據中向后移動通常不會。

很多初涉網絡編程的程序員，在研究Java NIO（即異步IO）和經典IO（也就是常說的阻塞式IO）的API時，很快就會發現一個問題：我什么時候應該使用經典IO，什么時候應該使用NIO？

在本文中，將嘗試用簡明扼要的文字，闡明Java NIO和經典IO之間的差異、典型用例，以及這些差異如何影響我們的網絡編程或數據傳輸代碼的設計和實現的。

本文沒有復雜理論，也沒有像網上基它文章一樣千篇一律的復制粘貼，有的只是接地氣的通俗易懂，希望能給你帶來幫助。

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下表總結了Java NIO和IO之間的主要區別。我將在表格后面的部分中詳細介紹每個區別。

3.1 Stream Oriented vs. Buffer Oriented
Java NIO和IO之間的第一個重要區別是IO是面向流的，其中NIO是面向緩沖區的。那么，這意味著什么？

面向流的Java IO意味著您可以從流中一次讀取一個或多個字節。你對讀取的字節做什么取決于你。它們不會緩存在任何地方。此外，您無法在流中的數據中前后移動。如果需要在從流中讀取的數據中前后移動，則需要先將其緩存在緩沖區中。

Java NIO的面向緩沖區的方法略有不同。數據被讀入緩沖區，稍后處理該緩沖區。你可以根據需要在緩沖區中前后移動。這使你在處理過程中具有更大的靈活性。但是，你還需要檢查緩沖區是否包含完整處理所需的所有數據。并且，你需要確保在將更多數據讀入緩沖區時，不要覆蓋尚未處理的緩沖區中的數據。

3.2 Blocking vs. Non-blocking IO
Java IO的各種流都是blocking的。這意味著，當線程調用read（）或write（）時，該線程將被阻塞，直到有一些數據要讀取，或者數據被完全寫入，在此期間，該線程無法執行任何其他操作。

Java NIO的非阻塞模式允許線程請求從通道讀取數據，并且只獲取當前可用的內容，或者根本沒有數據，如果當前沒有數據可用。線程可以繼續使用其他內容，而不是在數據可供讀取之前保持阻塞狀態。

非阻塞寫入也是如此，線程可以請求將某些數據寫入通道，但不要等待它完全寫入。然后線程可以繼續并在同一時間做其他事情。

線程在IO調用中沒有阻塞時花費空閑時間，通常在此期間在其他通道上執行IO。也就是說，單個線程現在可以管理多個輸入和輸出通道。

Java NIO的選擇器允許單個線程監視多個輸入通道。你可以使用選擇器注冊多個通道，然后使用單個線程“選擇”具有可用于處理的輸入的通道，或者選擇準備寫入的通道。這種選擇器機制使單個線程可以輕松管理多個通道。

選擇NIO或IO作為IO工具包可能會影響應用程序設計的以下方面:

1）API調用NIO或IO類；

2）處理數據；

3）用于處理數據的線程數。

5.1 API調用
當然，使用NIO時的API調用看起來與使用IO時不同。這并不奇怪。而不是僅僅從例如InputStream讀取字節的數據字節，必須首先將數據讀入緩沖區，然后從那里進行處理。

5.2 數據處理
使用純NIO設計與IO設計時，數據處理也會受到影響。

在IO設計中，您從InputStream或Reader中讀取字節的數據字節。想象一下，您正在處理基于行的文本數據流。

例如：

Name: Anna

Age: 25

Email: [url=mailto:anna@mailserver.com]anna@mailserver.com[/url]

Phone: 1234567890

這個文本行流可以像這樣處理：

InputStream input = ... ; // get the InputStream from the client socket

BufferedReader reader = newBufferedReader(newInputStreamReader(input));


String nameLine   = reader.readLine();

String ageLine    = reader.readLine();

String emailLine  = reader.readLine();

String phoneLine  = reader.readLine();

注意處理狀態是如何，由程序執行的程度決定的。換句話說，一旦第一個reader.readLine（）方法返回，您就確定已經讀取了整行文本。readLine（）會阻塞直到讀取整行，這就是原因。您還知道此行包含名稱。同樣，當第二個readLine（）調用返回時，您知道此行包含年齡等。

正如您所看到的，只有當有新數據要讀取時，程序才會進行，并且對于每個步驟，您都知道該數據是什么。一旦執行的線程已經超過讀取代碼中的某個數據片段，該線程就不會在數據中向后移動（通常不會）。

此圖中還說明了此原則：

▲ Java IO：從阻塞流中讀取數據

NIO的實現看起來會有所不同，這是一個簡化的例子：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

intbytesRead = inChannel.read(buffer);

注意第二行從通道讀取字節到ByteBuffer。當該方法調用返回時，您不知道所需的所有數據是否都在緩沖區內。你只知道緩沖區包含一些字節，這使得處理更加困難。

想象一下，在第一次讀取（緩沖）調用之后，是否所有讀入緩沖區的內容都是半行。例如，“姓名：An”。你能處理這些數據嗎？并不是的。在完成任何數據的處理之前，您需要等待至少一整行數據進入緩沖區。

那么你怎么知道緩沖區是否包含足夠的數據來處理它？好吧，你沒有。找出的唯一方法是查看緩沖區中的數據。結果是，在您知道所有數據是否存在之前，您可能需要多次檢查緩沖區中的數據。這既低效又可能在程序設計方面變得混亂。

例如：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

intbytesRead = inChannel.read(buffer);

while(! bufferFull(bytesRead) ) {

bytesRead = inChannel.read(buffer);

}

bufferFull（）方法必須跟蹤讀入緩沖區的數據量，并返回true或false，具體取決于緩沖區是否已滿。換句話說，如果緩沖區已準備好進行處理，則認為它已滿。

bufferFull（）方法掃描緩沖區，但必須使緩沖區保持與調用bufferFull（）方法之前相同的狀態。如果不是，則可能無法在正確的位置讀入讀入緩沖區的下一個數據。這不是不可能的，但這是另一個需要注意的問題。

如果緩沖區已滿，則可以對其進行處理。如果它不滿，您可能能夠部分處理那里的任何數據，如果這在您的特定情況下是有意義的。在許多情況下，它沒有。

這個圖中說明了is-data-in-buffer-ready循環：

▲ Java NIO：從通道讀取數據，直到所有需要的數據都在緩沖區中

NIO允許您僅使用一個（或幾個）線程來管理多個通道（網絡連接或文件），但成本是解析數據可能比從阻塞流中讀取數據時更復雜。

如果您需要同時管理數千個打開的連接，每個只發送一些數據，例如聊天服務器，在NIO中實現服務器可能是一個優勢。同樣，如果您需要與其他計算機保持大量開放連接，例如在P2P網絡中，使用單個線程來管理所有出站連接可能是一個優勢。

此圖中說明了這一個線程，多個連接設計：

▲ Java NIO：管理多個連接的單個線程

如果您擁有較少帶寬的連接，一次發送大量數據，那么可能最經典的IO服務器實現可能是最合適的。

此圖說明了經典的IO服務器設計：

▲ Java IO：經典的IO服務器設計 - 由一個線程處理的一個連接

以眾所周之的數據讀取過程為例，我們來一個更簡化的理解。

對于數據讀取，就讀取速度來說：CPU > 內存 > 硬盤。

I- 就是從硬盤到內存

O- 就是從內存到硬盤

第一種方式：從硬盤讀取數據，然后程序一直等，數據讀完后，繼續你的操作。這種方式是最簡單的，叫阻塞IO（也就是經典IO）。

第二種方式：從硬盤讀取數據，然后程序繼續向下執行，等數據讀取完后，通知當前程序讀取完成（對硬件來說叫中斷，對程序來說叫回調），然后此程序可以立即處理讀取的數據，也可以執行完當前操作后再對讀取完的數據進行操作。

還是以數據讀取為例，操作系統是按塊Block（塊）從硬盤拿數據，就如同一個大臉盆，一下子就放入了一盆水。但是，當 Java 使用的時候，舊的 IO（經典IO）確實基于 流 Stream的，也就是雖然操作系統給我了一臉盆水，但是我得用吸管慢慢喝。

由于經典IO的重重落后理念，于是，NIO 橫空出世。。。

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