背景知識
同步、異步、阻塞、非阻塞
首先，這幾個概念非常容易搞混淆，但NIO中又有涉及，所以總結(jié)一下。
同步：API調(diào)用返回時調(diào)用者就知道操作的結(jié)果如何了（實際讀取/寫入了多少字節(jié)）。
異步：相對于同步，API調(diào)用返回時調(diào)用者不知道操作的結(jié)果，后面才會回調(diào)通知結(jié)果。
阻塞：當無數(shù)據(jù)可讀，或者不能寫入所有數(shù)據(jù)時，掛起當前線程等待。
非阻塞：讀取時，可以讀多少數(shù)據(jù)就讀多少然后返回，寫入時，可以寫入多少數(shù)據(jù)就寫入多少然后返回。
對于I/O操作，根據(jù)Oracle官網(wǎng)的文檔，同步異步的劃分標準是“調(diào)用者是否需要等待I/O操作完成”，這個“等待I/O操作完成”的意思不是指一定要讀取到數(shù)據(jù)或者說寫入所有數(shù)據(jù)，而是指真正進行I/O操作時，比如數(shù)據(jù)在TCP/IP協(xié)議棧緩沖區(qū)和JVM緩沖區(qū)之間傳輸?shù)倪@段時間，調(diào)用者是否要等待。
所以，我們常用的read()和write()方法都是同步I/O，同步I/O又分為阻塞和非阻塞兩種模式，如果是非阻塞模式，檢測到無數(shù)據(jù)可讀時，直接就返回了，并沒有真正執(zhí)行I/O操作。
總結(jié)就是，Java中實際上只有同步阻塞I/O、同步非阻塞I/O與異步I/O三種機制，我們下文所說的是前兩種，JDK1.7才開始引入異步I/O，那稱之為NIO.2。
傳統(tǒng)IO
我們知道，一個新技術(shù)的出現(xiàn)總是伴隨著改進和提升，JavaNIO的出現(xiàn)亦如此。
傳統(tǒng)I/O是阻塞式I/O，主要問題是系統(tǒng)資源的浪費。比如我們?yōu)榱俗x取一個TCP連接的數(shù)據(jù)，調(diào)用InputStream的read()方法，這會使當前線程被掛起，直到有數(shù)據(jù)到達才被喚醒，那該線程在數(shù)據(jù)到達這段時間內(nèi)，占用著內(nèi)存資源（存儲線程棧）卻無所作為，也就是俗話說的占著茅坑不拉屎，為了讀取其他連接的數(shù)據(jù)，我們不得不啟動另外的線程。在并發(fā)連接數(shù)量不多的時候，這可能沒什么問題，然而當連接數(shù)量達到一定規(guī)模，內(nèi)存資源會被大量線程消耗殆盡。另一方面，線程切換需要更改處理器的狀態(tài)，比如程序計數(shù)器、寄存器的值，因此非常頻繁的在大量線程之間切換，同樣是一種資源浪費。
隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代操作系統(tǒng)提供了新的I/O機制，可以避免這種資源浪費?；诖?，誕生了JavaNIO，NIO的代表性特征就是非阻塞I/O。緊接著我們發(fā)現(xiàn)，簡單的使用非阻塞I/O并不能解決問題，因為在非阻塞模式下，read()方法在沒有讀取到數(shù)據(jù)時就會立即返回，不知道數(shù)據(jù)何時到達的我們，只能不停的調(diào)用read()方法進行重試，這顯然太浪費CPU資源了，從下文可以知道，Selector組件正是為解決此問題而生。
JavaNIO核心組件
1.Channel
概念
JavaNIO中的所有I/O操作都基于Channel對象，就像流操作都要基于Stream對象一樣，因此很有必要先了解Channel是什么。以下內(nèi)容摘自JDK1.8的文檔
Achannelrepresentsanopenconnectiontoanentitysuchasahardwaredevice,afile,anetworksocket,oraprogramcomponentthatiscapableofperformingoneormoredistinctI/Ooperations,forexamplereadingorwriting.
從上述內(nèi)容可知，一個Channel（通道）代表和某一實體的連接，這個實體可以是文件、網(wǎng)絡(luò)套接字等。也就是說，通道是JavaNIO提供的一座橋梁，用于我們的程序和操作系統(tǒng)底層I/O服務(wù)進行交互。
通道是一種很基本很抽象的描述，和不同的I/O服務(wù)交互，執(zhí)行不同的I/O操作，實現(xiàn)不一樣，因此具體的有FileChannel、SocketChannel等。
通道使用起來跟Stream比較像，可以讀取數(shù)據(jù)到Buffer中，也可以把Buffer中的數(shù)據(jù)寫入通道。
當然，也有區(qū)別，主要體現(xiàn)在如下兩點：
一個通道，既可以讀又可以寫，而一個Stream是單向的（所以分InputStream和OutputStream）
通道有非阻塞I/O模式
實現(xiàn)
JavaNIO中最常用的通道實現(xiàn)是如下幾個，可以看出跟傳統(tǒng)的I/O操作類是一一對應(yīng)的。
FileChannel：讀寫文件
DatagramChannel:UDP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信
SocketChannel：TCP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信
ServerSocketChannel：監(jiān)聽TCP連接
2.Buffer
NIO中所使用的緩沖區(qū)不是一個簡單的byte數(shù)組，而是封裝過的Buffer類，通過它提供的API，我們可以靈活的操縱數(shù)據(jù)，下面細細道來。
與Java基本類型相對應(yīng)，NIO提供了多種Buffer類型，如ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer等，區(qū)別就是讀寫緩沖區(qū)時的單位長度不一樣（以對應(yīng)類型的變量為單位進行讀寫）。
Buffer中有3個很重要的變量，它們是理解Buffer工作機制的關(guān)鍵，分別是
capacity（總?cè)萘浚?/p>
position（指針當前位置）
limit（讀/寫邊界位置）
Buffer的工作方式跟C語言里的字符數(shù)組非常的像，類比一下，capacity就是數(shù)組的總長度，position就是我們讀/寫字符的下標變量，limit就是結(jié)束符的位置。Buffer初始時3個變量的情況如下圖
在對Buffer進行讀/寫的過程中，position會往后移動，而limit就是position移動的邊界。由此不難想象，在對Buffer進行寫入操作時，limit應(yīng)當設(shè)置為capacity的大小，而對Buffer進行讀取操作時，limit應(yīng)當設(shè)置為數(shù)據(jù)的實際結(jié)束位置。（注意：將Buffer數(shù)據(jù)寫入通道是Buffer讀取操作，從通道讀取數(shù)據(jù)到Buffer是Buffer寫入操作）
在對Buffer進行讀/寫操作前，我們可以調(diào)用Buffer類提供的一些輔助方法來正確設(shè)置position和limit的值，主要有如下幾個
flip():設(shè)置limit為position的值，然后position置為0。對Buffer進行讀取操作前調(diào)用。
rewind():僅僅將position置0。一般是在重新讀取Buffer數(shù)據(jù)前調(diào)用，比如要讀取同一個Buffer的數(shù)據(jù)寫入多個通道時會用到。
clear():回到初始狀態(tài)，即limit等于capacity，position置0。重新對Buffer進行寫入操作前調(diào)用。
compact():將未讀取完的數(shù)據(jù)（position與limit之間的數(shù)據(jù)）移動到緩沖區(qū)開頭，并將position設(shè)置為這段數(shù)據(jù)末尾的下一個位置。其實就等價于重新向緩沖區(qū)中寫入了這么一段數(shù)據(jù)。
然后，看一個實例，使用FileChannel讀寫文本文件，通過這個例子驗證通道可讀可寫的特性以及Buffer的基本用法（注意FileChannel不能設(shè)置為非阻塞模式）。
重慶分公司
重慶分公司
FileChannel channel = new RandomAccessFile("test.txt", "rw").getChannel();
channel.position(channel.size());
// 移動文件指針到末尾（追加寫入）
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(20);
// 數(shù)據(jù)寫入Buffer
byteBuffer.put("你好，世界！\n".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
// Buffer -> Channel
byteBuffer.flip();
while (byteBuffer.hasRemaining()) {
channel.write(byteBuffer);
}
channel.position(0);
// 移動文件指針到開頭（從頭讀?。?CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(10);
CharsetDecoder decoder = StandardCharsets.UTF_8.newDecoder();
// 讀出所有數(shù)據(jù)
byteBuffer.clear();
while (channel.read(byteBuffer) != -1 || byteBuffer.position() > 0) {
byteBuffer.flip();
// 使用UTF-8解碼器解碼
charBuffer.clear();
decoder.decode(byteBuffer, charBuffer, false);
System.out.print(charBuffer.flip().toString());
byteBuffer.compact();
// 數(shù)據(jù)可能有剩余
}
channel.close(); 
