Java NIO（New IO）是Java 1.4版本中引入的一套全新的IO处理机制，而NIO提供了四个核心组件：Channel、Buffer、Selector和SelectionKey，本文就来简单讲讲这四大组件的使用吧
一、基础概念
1.1 IO和NIO的区别
1.2 缓冲区
1.3 通道
1.4 选择器和选择键
二、核心组件
2.1 Channel
2.2 Buffer
2.3 Selector
三. 总结
Java NIO（New IO）是Java 1.4版本中引入的一套全新的IO处理机制，与之前的传统IO相比，NIO具有更高的可扩展性和灵活性，特别是在网络编程和高并发场景下，表现得更为出色。
NIO提供了四个核心组件：Channel、Buffer、Selector和SelectionKey，通过它们的协同配合，实现数据的读写和同步、非同步IO操作。本文将从基础概念、核心组件、使用方法等方面全面详细地介绍Java NIO，总字数约8000字。
一、基础概念
1.1 IO和NIO的区别
Java IO和NIO的主要区别在于两者的处理方式不同。Java IO是面向流（Stream）的，它将输入输出数据直接传输到目标设备或文件中，以流的形式进行读写；而NIO则是面向缓冲区（Buffer）的，它将会使用缓存去管理数据，使得读写操作更加快速和灵活。
特别是在网络编程和高并发场景下，Java NIO表现得更为出色。Java IO在进行网络通信时，每个客户端连接都需要创建一个线程来进行处理，这样会导致系统资源的浪费。Java NIO则只需要一个线程就可以完成对多个客户端连接的处理，大大减少系统资源的占用。
1.2 缓冲区
缓冲区是Java NIO中一个非常重要的概念，它是用来存储IO操作的数据的一段连续区域。缓冲区可以在内存中创建，并可以通过通道（Channel）进行读写操作，也可以作为参数传递给其他方法。除此之外，缓冲区还有特定的类型，例如ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer等。
不同类型的缓冲区都包含以下几个基本属性：
Capacity：容量，缓冲区中最多可以存储的元素数量；
Position：当前位置，下一个要被读取或写入的位置；
Limit：限制，缓冲区中的限制，表示可以读写的元素数量；
Mark：标记，可以让缓冲区记住一个position或limit的值，通过调用reset()方法来恢复到这些值。
缓冲区的读写操作都会修改position和limit属性，例如在从缓冲区中读取数据时，position属性会自动向后移动，而limit属性则不会更改，因此读取操作只能读取到limit位置之前的数据。
1.3 通道
通道（Channel）是Java NIO中网络或文件IO操作的抽象，它类似于传统IO中的Stream，但是它更加灵活和高效。通道可以和缓冲区一起使用，让数据直接在缓冲区之间进行传输，可以使用Selector选择器实现非阻塞IO操作。
通道主要分为以下四种类型：
FileChannel：用于文件读写操作；
DatagramChannel：用于UDP协议的网络通信；
SocketChannel：用于TCP协议的网络通信；
ServerSocketChannel：用于监听TCP连接请求。
在使用NIO进行网络编程时，我们常常使用SocketChannel和ServerSocketChannel来实现客户端与服务器之间的通信。使用FileChannel可以完成对本地文件的读写操作，使用DatagramChannel可以发送和接收UDP协议的数据包。
1.4 选择器和选择键
选择器（Selector）和选择键（SelectionKey）是Java NIO提供的另外两个核心组件。选择器用于检测一个或多个通道的状态，并且可以根据通道状态进行非阻塞选择操作。而选择键则是一种将通道和选择器进行关联的机制。
使用选择器可以实现单线程管理多个通道的方式，以此实现高并发IO操作。在选择器的模型中，每个通道都会注册到一个选择器上，并且每个通道都有一个其唯一的选择键对象来代表这个通道。选择键对象包含几个标志位，表示通道的当前状态等信息。
选择器可以监听多个通道的事件，例如连接就绪、读取数据就绪、写入数据就绪等等。当有一个或多个通道的事件就绪时，选择器就会自动返回这些通道的选择键，我们可以通过选择键获取到对应的通道，然后进行相应的操作。
二、核心组件
Java NIO包含了四个核心组件：Channel、Buffer、Selector和SelectionKey。下面我们将分别介绍这四个组件的作用和使用方法。
2.1 Channel
Channel是Java NIO中网络通信和文件IO操作的抽象，类似于传统IO中的Stream。它可以支持双向读写操作，并且可以通过缓冲区来直接进行数据读取或写入。通常情况下，我们会创建一个Channel对象，然后将其绑定到一个Socket、File、Pipe等资源上进行读写操作。
NIO中主要提供了以下几种类型的Channel：
FileChannel：用于文件读写操作；
DatagramChannel：用于UDP协议的网络通信；
SocketChannel：用于TCP协议的网络通信；
ServerSocketChannel：用于监听TCP连接请求。
我们可以通过调用相应的工厂方法来创建不同类型的Channel。
2.1.1 FileChannel
FileChannel是Java NIO中对本地文件读写操作的封装。正如其名字所示，FileChannel对象是针对文件的Channel，通过FileInputStream或FileOutputStream来获取。通过FileChannel，我们可以实现对文件的读取和写入操作，也可以使用它的position()方法来控制读写位置，并配合Buffer进行数据操作。
下面是一个使用FileChannel读取文件的例子：
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public static void main(String[] args) throws IOException {
RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");
FileChannel channel = file.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int bytesRead = channel.read(buffer);
while (bytesRead != -1) {
buffer.flip();
while (buffer.hasRemaining()) {
System.out.print((char) buffer.get());
}
buffer.clear();
bytesRead = channel.read(buffer);
}
file.close();
}
在这个例子中，我们使用FileChannel读取一个名为test.txt的文本文件。首先，我们获取到了一个文件对象，并通过它的getChannel()方法来获取FileChannel对象；然后，我们创建一个容量为1024的ByteBuffer缓冲区来接收读取到的数据。循环读取数据时，我们将缓冲区的limit和position属性进行调整，以便缓冲区可以正常存储和处理读取到的数据。
2.1.2 DatagramChannel
DatagramChannel是Java NIO中对UDP协议通信的封装。通过DatagramChannel对象，我们可以实现发送和接收UDP数据包。它与TCP协议不同的是，UDP协议没有连接的概念，所以无需像SocketChannel一样先建立连接再开始通信。
下面是一个使用DatagramChannel发送和接收UDP数据包的例子：
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public static void main(String[] args) throws IOException {
DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();
channel.configureBlocking(false);
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (scanner.hasNext()) {
String message = scanner.next();
buffer.put(message.getBytes());
buffer.flip();
channel.send(buffer, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8888));
buffer.clear();
channel.receive(buffer);
buffer.flip();
while (buffer.hasRemaining()) {
System.out.print((char) buffer.get());
}
buffer.clear();
}
channel.close();
}
在这个例子中，我们创建了一个DatagramChannel对象，并调用configureBlocking(false)方法将其设置为非阻塞模
