概述
NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(緩沖區),Selector。
?????? 傳統IO基于字節流和字符流進行操作，而NIO基于Channel和Buffer(緩沖區)進行操作，數據總是從通道讀取到緩沖區中，或者從緩沖區寫入到通道中。Selector(選擇區)用于監聽多個通道的事件（比如：連接打開，數據到達）。因此，單個線程可以監聽多個數據通道。
NIO和傳統IO（一下簡稱IO）之間第一個最大的區別是，IO是面向流的，NIO是面向緩沖區的。 Java
IO面向流意味著每次從流中讀一個或多個字節，直至讀取所有字節，它們沒有被緩存在任何地方。此外，它不能前后移動流中的數據。如果需要前后移動從流中讀取的數據，需要先將它緩存到一個緩沖區。NIO的緩沖導向方法略有不同。數據讀取到一個它稍后處理的緩沖區，需要時可在緩沖區中前后移動。這就增加了處理過程中的靈活性。但是，還需要檢查是否該緩沖區中包含所有您需要處理的數據。而且，需確保當更多的數據讀入緩沖區時，不要覆蓋緩沖區里尚未處理的數據。IO的各種流是阻塞的。這意味著，當一個線程調用read() 或write()時，該線程被阻塞，直到有一些數據被讀取，或數據完全寫入。該線程在此期間不能再干任何事情了。NIO的非阻塞模式，使一個線程從某通道發送請求讀取數據，但是它僅能得到目前可用的數據，如果目前沒有數據可用時，就什么都不會獲取。而不是保持線程阻塞，所以直至數據變的可以讀取之前，該線程可以繼續做其他的事情。非阻塞寫也是如此。一個線程請求寫入一些數據到某通道，但不需要等待它完全寫入，這個線程同時可以去做別的事情。線程通常將非阻塞IO的空閑時間用于在其它通道上執行IO操作，所以一個單獨的線程現在可以管理多個輸入和輸出通道（channel）。
首先說一下Channel，國內大多翻譯成“通道”。Channel和IO中的Stream(流)是差不多一個等級的。只不過Stream是單向的，譬如：InputStream, OutputStream.而Channel是雙向的，既可以用來進行讀操作，又可以用來進行寫操作。
NIO中的Channel的主要實現有：
FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel
這里看名字就可以猜出個所以然來：分別可以對應文件IO、UDP和TCP（Server和Client）。下面演示的案例基本上就是圍繞這4個類型的Channel進行陳述的。
NIO中的關鍵Buffer實現有：ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer,
IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer，分別對應基本數據類型: byte, char, double,
float, int, long, short。當然NIO中還有MappedByteBuffer, HeapByteBuffer,
DirectByteBuffer等這里先不進行陳述。
Selector運行單線程處理多個Channel，如果你的應用打開了多個通道，但每個連接的流量都很低，使用Selector就會很方便。例如在一個聊天服務器中。要使用Selector,
得向Selector注冊Channel，然后調用它的select()方法。這個方法會一直阻塞到某個注冊的通道有事件就緒。一旦這個方法返回，線程就可以處理這些事件，事件的例子有如新的連接進來、數據接收等。
一．java NIO 和阻塞I/O的區別
1. 阻塞I/O通信模型
假如現在你對阻塞I/O已有了一定了解，我們知道阻塞I/O在調用InputStream.read()方法時是阻塞的，它會一直等到數據到來時（或超時）才會返回；同樣，在調用ServerSocket.accept()方法時，也會一直阻塞到有客戶端連接才會返回，每個客戶端連接過來后，服務端都會啟動一個線程去處理該客戶端的請求。阻塞I/O的通信模型示意圖如下：
如果你細細分析，一定會發現阻塞I/O存在一些缺點。根據阻塞I/O通信模型，我總結了它的兩點缺點：
1. 當客戶端多時，會創建大量的處理線程。且每個線程都要占用棧空間和一些CPU時間
2. 阻塞可能帶來頻繁的上下文切換，且大部分上下文切換可能是無意義的。
在這種情況下非阻塞式I/O就有了它的應用前景。
2.java NIO原理及通信模型
Java NIO是在jdk1.4開始使用的，它既可以說成“新I/O”，也可以說成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理：
1. 由一個專門的線程來處理所有的 IO 事件，并負責分發。
2. 事件驅動機制：事件到的時候觸發，而不是同步的去監視事件。
3. 線程通訊：線程之間通過 wait,notify 等方式通訊。保證每次上下文切換都是有意義的。減少無謂的線程切換。
閱讀過一些資料之后，下面貼出我理解的java NIO的工作原理圖：
Java NIO的服務端只需啟動一個專門的線程來處理所有的 IO
事件，這種通信模型是怎么實現的呢？呵呵，我們一起來探究它的奧秘吧。java
NIO采用了雙向通道（channel）進行數據傳輸，而不是單向的流（stream），在通道上可以注冊我們感興趣的事件。一共有以下四種事件：
事件名對應值
服務端接收客戶端連接事件? SelectionKey.OP_ACCEPT(16)
客戶端連接服務端事件???? SelectionKey.OP_CONNECT(8)
讀事件??????? SelectionKey.OP_READ(1)
寫事件???????? SelectionKey.OP_WRITE(4)
服務端和客戶端各自維護一個管理通道的對象，我們稱之為selector，該對象能檢測一個或多個通道
(channel)
上的事件。我們以服務端為例，如果服務端的selector上注冊了讀事件，某時刻客戶端給服務端發送了一些數據，阻塞I/O這時會調用read()方法阻塞地讀取數據，而NIO的服務端會在selector中添加一個讀事件。服務端的處理線程會輪詢地訪問selector，如果訪問selector時發現有感興趣的事件到達，則處理這些事件，如果沒有感興趣的事件到達，則處理線程會一直阻塞直到感興趣的事件到達為止。下面是我理解的java
NIO的通信模型示意圖：
二．java NIO服務端和客戶端代碼實現
為了更好地理解java NIO,下面貼出服務端和客戶端的簡單代碼實現。
服務端：
package cn.nio;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
/**
* NIO服務端
* @author kewei.zhang
*/
public class NIOServer {
//通道管理器
private Selector selector;
/**
* 獲得一個ServerSocket通道，并對該通道做一些初始化的工作
* @param port? 綁定的端口號
* @throws IOException
*/
public void initServer(int port) throws IOException {
// 獲得一個ServerSocket通道
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
// 設置通道為非阻塞
serverChannel.configureBlocking(false);
// 將該通道對應的ServerSocket綁定到port端口
serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
// 獲得一個通道管理器
this.selector = Selector.open();
//將通道管理器和該通道綁定，并為該通道注冊SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注冊該事件后，
//當該事件到達時，selector.select()會返回，如果該事件沒到達selector.select()會一直阻塞。
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}
/**
* 采用輪詢的方式監聽selector上是否有需要處理的事件，如果有，則進行處理
* @throws IOException
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public void listen() throws IOException {
System.out.println("服務端啟動成功！");
// 輪詢訪問selector
while (true) {
//當注冊的事件到達時，方法返回；否則,該方法會一直阻塞
selector.select();
// 獲得selector中選中的項的迭代器，選中的項為注冊的事件
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
// 刪除已選的key,以防重復處理
ite.remove();
// 客戶端請求連接事件
if (key.isAcceptable()) {
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key
.channel();
// 獲得和客戶端連接的通道
SocketChannel channel = server.accept();
// 設置成非阻塞
channel.configureBlocking(false);
//在這里可以給客戶端發送信息哦
channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客戶端發送了一條信息").getBytes()));
//在和客戶端連接成功之后，為了可以接收到客戶端的信息，需要給通道設置讀的權限。
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
// 獲得了可讀的事件
} else if (key.isReadable()) {
read(key);
}
}
}
}
/**
* 處理讀取客戶端發來的信息 的事件
* @param key
* @throws IOException
*/
public void read(SelectionKey key) throws IOException{
// 服務器可讀取消息:得到事件發生的Socket通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
// 創建讀取的緩沖區
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服務端收到信息："+msg);
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
channel.write(outBuffer);// 將消息回送給客戶端
}
/**
* 啟動服務端測試
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOServer server = new NIOServer();
server.initServer(8000);
server.listen();
}
}
客戶端：
package cn.nio;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
/**
* NIO客戶端
* @author kewei.zhang
*/
public class NIOClient {
//通道管理器
private Selector selector;
/**
* 獲得一個Socket通道，并對該通道做一些初始化的工作
* @param ip 連接的服務器的ip
* @param port? 連接的服務器的端口號
* @throws IOException
*/
public void initClient(String ip,int port) throws IOException {
// 獲得一個Socket通道
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
// 設置通道為非阻塞
channel.configureBlocking(false);
// 獲得一個通道管理器
this.selector = Selector.open();
// 客戶端連接服務器,其實方法執行并沒有實現連接，需要在listen（）方法中調
//用channel.finishConnect();才能完成連接
channel.connect(new InetSocketAddress(ip,port));
//將通道管理器和該通道綁定，并為該通道注冊SelectionKey.OP_CONNECT事件。
channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
}
/**
* 采用輪詢的方式監聽selector上是否有需要處理的事件，如果有，則進行處理
* @throws IOException
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public void listen() throws IOException {
// 輪詢訪問selector
while (true) {
selector.select();
// 獲得selector中選中的項的迭代器
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
// 刪除已選的key,以防重復處理
ite.remove();
// 連接事件發生
if (key.isConnectable()) {
SocketChannel channel = (SocketChannel) key
.channel();
// 如果正在連接，則完成連接
if(channel.isConnectionPending()){
channel.finishConnect();
}
// 設置成非阻塞
channel.configureBlocking(false);
//在這里可以給服務端發送信息哦
channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服務端發送了一條信息").getBytes()));
//在和服務端連接成功之后，為了可以接收到服務端的信息，需要給通道設置讀的權限。
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
// 獲得了可讀的事件
} else if (key.isReadable()) {
read(key);
}
}
}
}
/**
* 處理讀取服務端發來的信息 的事件
* @param key
* @throws IOException
*/
public void read(SelectionKey key) throws IOException{
//和服務端的read方法一樣
}
/**
* 啟動客戶端測試
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOClient client = new NIOClient();
client.initClient("localhost",8000);
client.listen();
}
}
