【Java】NIO 简单介绍

简介

• 从 Java 1.4 版本开始引入的一个新的 I/O API，可以替代标准的 Java I/O。
• 提供了与标准 I/O 不同的工作方式，核心是 通道（Channel）、缓冲区（Buffer） 和 选择器（Selector）。
• 支持非阻塞 I/O 操作，非常适合处理大量并发连接，是构建高性能网络应用的基础。
• 多路复用的机制，适合构建高性能服务器应用

核心概念

• Channel：类似于流（Stream），但可以双向读写
• Buffer：一个用于存储数据的容器（本质上是一个数组）
• Selector：用于监听多个 Channel 的事件（如连接、读就绪、写就绪）
  • 一个线程可以管理多个 Channel，实现单线程处理多路复用，极大地提高了 I/O 效率

代码示例

public class NIOClient {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1. 连接到服务器SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));socketChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞（可选，这里为了演示NIO风格）System.out.println("已连接到服务器 localhost:8080");System.out.println("请输入消息（输入 'quit' 退出）:");// 用于读取用户输入BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String userInput;// 用于读取服务器响应ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);while ((userInput = reader.readLine()) != null) {if ("quit".equalsIgnoreCase(userInput)) {break;}// 2. 发送消息到服务器byte[] messageBytes = userInput.getBytes();ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.wrap(messageBytes);socketChannel.write(writeBuffer);System.out.println("已发送: " + userInput);// 3. 读取服务器的响应buffer.clear(); // 清空缓冲区，准备接收数据int bytesRead = socketChannel.read(buffer);if (bytesRead > 0) {buffer.flip(); // 切换为读模式byte[] responseBytes = new byte[buffer.remaining()];buffer.get(responseBytes);String response = new String(responseBytes);System.out.println("服务器回复: " + response);}}// 4. 关闭连接socketChannel.close();System.out.println("客户端已关闭。");}
}

public class NIOServer {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1. 打开 SelectorSelector selector = Selector.open();// 2. 打开 ServerSocketChannelServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();serverChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞模式serverChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));// 3. 将 ServerSocketChannel 注册到 Selector，监听 ACCEPT 事件serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println("NIO 服务器启动，监听端口 8080...");while (true) {// 4. 阻塞等待，直到有事件发生int readyChannels = selector.select();if (readyChannels == 0) continue;// 5. 获取就绪的 SelectionKey 集合Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();while (keyIterator.hasNext()) {SelectionKey key = keyIterator.next();// 6. 处理不同的事件if (key.isAcceptable()) {// 接受新的连接ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();SocketChannel clientChannel = server.accept();clientChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);System.out.println("新客户端连接: " + clientChannel.getRemoteAddress());} else if (key.isReadable()) {// 读取客户端数据SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(256);int bytesRead = clientChannel.read(buffer);if (bytesRead > 0) {buffer.flip();byte[] data = new byte[buffer.remaining()];buffer.get(data);String message = new String(data);System.out.println("收到消息: " + message);// 回复客户端ByteBuffer responseBuffer = ByteBuffer.wrap(("Echo: " + message).getBytes());clientChannel.write(responseBuffer);} else if (bytesRead == -1) {// 客户端关闭连接System.out.println("客户端断开: " + clientChannel.getRemoteAddress());clientChannel.close();}}// 7. 移除已处理的 keykeyIterator.remove();}}}