一、认识NIO
1、什么是BIO？
想要学习NIO，那我们就必须先要认识一下BIO，在JDK1,4之前，我们使用网络连接的时候一直都是使用的BIO，也就是阻塞式，网络模型是下面这个样子的。
上面这个网络模型是这样的。
（1）server创建初始化一些预备工作之后，就开始等待客户端client的链接
（2）client开始链接server。
（3）server一旦请求到client的请求之后就会开启一个线程去处理。
就好比是只有一家餐饮店，每进来一个顾客，我们就需要去创建一个线程去处理。这就是BIO。他的缺点可想而知。如果客户端很多的话，server就必须要开启很多个Thread去处理，这样也太麻烦了。毕竟像淘宝微信这样的平台好几亿人再用，而且请求量这么大，总不能开启几亿个线程去处理吧。这时候在jdk1.4就出现了NIO。
2、出现了NIO
既然BIO有这么多的缺点，java官方肯定也明白，于是在jdk1.4的时候及时的加入了NIO。
这个跟上一个的区别我们来捋一下：
（1）一个客户端进来之后首先加入到Set中
（2）server时刻轮询着这个set，一旦发现有客户端连接进来就开始handler
（3）多个client连接进来的时候，都保存在这个set中，这样我们就可以轮询处理多个client了。
这就NIO，他的优点从上面的图也可以看出来。我们可能只需要创建一个Thread就可以处理所有的client了。当然每一个client要做的事情不一样，有的是连接请求，有的是读写请求，这时候server就可以根据不同的请求使用不同的handler了。再给出一张图看一下：
当然，这只是列举出了NIO的特点，还有大致网络模型，想要去真正的了解他，还是代码来的直接。
二、代码实现
1、基本概念
在正式开始代码的编写之前，我们还要先认识一下涉及到的几个类。
（1）channel
它相当于是一个通道，这个通道是流通数据的，我们既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。常见的channel有四个：FileChannel、DatagramChannel、
SocketChannel、ServerSocketChannel。
- FileChannel 从文件中读写数据。
- DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。
- SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。
- ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。
（2）Buffer
Buffer用于和通道进行交互。数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入到通道中的。
使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：
- 写入数据到Buffer
- 调用flip()方法
- 从Buffer中读取数据
- 调用clear()方法或者compact()方法
（3）Selector
Selector（选择器）能够检测一到多个NIO通道，并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接。
2、实现步骤
我们在这里实现一个类似于聊天室的案例，上面已经把NIO涉及到的一些核心类说了一下，下面说一下实现的步骤。这个步骤是要结合上面的图来理解会比较容易一些：
第一步：创建Selector
第二步：创建ServerSocketChannel，绑定监听端口
第三步：将Channel设置为非阻塞模式
第四步：将Channel注册到Selector上，监听连接事件
第五步：循环调用Selector的select方法，检测就绪情况
第六步：调用selectedKeys方法获取就绪channel集合
第七步：判断就绪事件种类，调用业务处理方法
第八步：根据业务需要决定是否再次注册监听事件，重复执行第三步操作
有了这个步骤我们再去代码实现。
3、代码实现
（1）server端代码开发
首先我们看一下服务器端
public class NioServer { public static void main(String[] args) throws IOException { new NioServer().start(); } public void start() throws IOException { //第一步. 创建Selector Selector selector = Selector.open(); //第二步：通过ServerSocketChannel创建channel通道 ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); //第三步：为channel通道绑定监听端口 serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8000)); //第四步：设置channel为非阻塞模式 serverSocketChannel.configureBlocking(false); //第五步：将channel注册到selector上，监听连接事件 serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); System.out.println("服务器启动成功！"); //第六步：循环等待新接入的连接 for (;;) { // 获取可用channel数量 int readyChannels = selector.select(); if (readyChannels == 0) continue; // 获取可用channel的集合 Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); Iterator iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { SelectionKey selectionKey = (SelectionKey) iterator.next(); iterator.remove(); //第七步：根据就绪状态，调用对应方法处理业务逻辑 //第一种情况：如果是链接事件，那就是使用链接Handler处理 if (selectionKey.isAcceptable()) { acceptHandler(serverSocketChannel, selector); } //第二种情况：如果是读写事件，那就是使用读写Handler处理 if (selectionKey.isReadable()) { readHandler(selectionKey, selector); } } } } }
上面把server中基本的是步骤实现了。现在开始真正的去处理一下。
第一种情况：链接事件处理
private void acceptHandler(ServerSocketChannel serverSocketChannel, Selector selector) throws IOException { //第一步：创建socketChannel SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); //第二步：将socketChannel设置为非阻塞工作模式 socketChannel.configureBlocking(false); //第三步：将channel注册到selector上，监听 可读事件 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //第四步：回复客户端提示信息 socketChannel.write("您已连接成功"); }
第二种情况：读写时间处理
private void readHandler(SelectionKey selectionKey, Selector selector) throws IOException { //第一步：要从 selectionKey 中获取到已经就绪的channel SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel(); //第二步：创建buffer ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); //第三步：循环读取客户端请求信息 String result = ""; while (socketChannel.read(byteBuffer) > 0) { //切换buffer为读模式 byteBuffer.flip(); //读取buffer中的内容 result += Charset.forName("UTF-8").decode(byteBuffer); } //第四步：将channel再次注册到selector上，监听他的可读事件 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //第五步：将客户端发送的请求信息 广播给其他客户端 if (request.length() > 0) { // 广播给其他客户端 broadCast(selector, socketChannel, result); } }
到了第五步broadCast方法其实我们可以对此进行一个变化，在这里我们实现的是广播到其他所有client。但是如果是一对一聊天的话我们就可以单播到指定client。
private void broadCast(Selector selector, SocketChannel sourceChannel, String request) { //第一步：获取到所有已接入的客户端channel Set<SelectionKey> selectionKeySet = selector.keys(); //第三步：循环向所有channel广播信息 selectionKeySet.forEach(selectionKey -> { Channel targetChannel = selectionKey.channel(); // 剔除自己：自己不能给自己发信息 if (targetChannel instanceof SocketChannel && targetChannel != sourceChannel) { try { // 将信息发送到targetChannel客户端 ((SocketChannel) targetChannel).write(request); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }); }
这就是整个服务器端的开发，当然还要客户端的开发，我们同样来看看。
（2）client端代码开发
客户端代码说实话就比较轻松一点了。
public class NioClient { public static void main(String[] args) throws IOException { new NioClient().start(); } public void start(String nickname) throws IOException { //第一步：连接服务器端 SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open( new InetSocketAddress("170.153.0.53", 8000)); //第二步：新建selector Selector selector = Selector.open(); //第三步：socketChannel设置为非阻塞 socketChannel.configureBlocking(false); //第四步：注册通道到selector上 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //第五步：处理数据 //第一种情况：处理服务器返回的数据 new Thread(new NioClientHandler(selector)).start(); //第二种情况：向服务器发送数据 String request = "我是java的架构师技术栈，大家好"; if (request != null && request.length() > 0) { socketChannel.write(request); } } }
我们就再来看看，客户端如何处理服务器端返回的数据。
public class NioClientHandler implements Runnable { private Selector selector; public NioClientHandler(Selector selector) { this.selector = selector; } //在run方法中处理 @Override public void run() { try { for (;;) { //第一步：获取到当前的channel int readyChannels = selector.select(); if (readyChannels == 0) continue; //第二步：获取可用channel的集合 Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); Iterator iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { SelectionKey selectionKey = (SelectionKey) iterator.next(); iterator.remove(); //第三步：使用readHandler读取数据 if (selectionKey.isReadable()) { readHandler(selectionKey, selector); } } } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }
readHandler方法是如何读取呢？
private void readHandler(SelectionKey selectionKey, Selector selector) throws IOException { //第一步：要从 selectionKey 中获取到已经就绪的channel SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel(); //第二步：创建buffer ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); //第三步：循环读取服务器端响应信息 String response = ""; while (socketChannel.read(byteBuffer) > 0) { byteBuffer.flip(); response += Charset.forName("UTF-8").decode(byteBuffer); } //第三步：将channel再次注册到selector上，监听他的可读事件 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //第四步：将服务器端响应信息打印到本地 if (response.length() > 0) { System.out.println(response); } }
到这一步，整个客户端的代码就算是完成了，如果你仔细的捋一遍，其实整个流程还是很清晰的。
三、总结
虽然NIO这么好其实还是有很多缺点的，在上面的代码量其实你就可以发现了，大量的代码使得我们在构建复杂系统的时候超级麻烦，有时候正是这些技术的不完备，才造成了我们程序员工作量大，压力大，但是科技的进步毕竟是要一点一点发展的嘛。另外说一句这个NIO还有一个大坑，就是Selector空轮询的时候，导师CPU100%。不过这种情况我还没试过。
想要精通NIO的话，这篇文章真的远远不够，顶多算是入门把。想要真正认识我觉得首先要深入源码，然后就是实际场景中的使用，不过目前来看的话netty和mina框架要比java的NIO好的多，不单单是性能，更重要的是我们的开发效率。算是在一定程度上避免了我们程序员“钱多话少死得快”的现象了吧。
