一、什么是NIO? 与BIO有哪些区别？

1.什么是NIO？

        1、NIO = Selector+Channel+Buffer=构建Reactor模型。

        2、非阻塞IO,对应的IO模型是 多路复用IO。

       NIO: 同步非阻塞式IO，服务器实现模式为多个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。 

        NIO 是一种同步非阻塞的 IO 模型。

        1）同步是指线程(多路复用器)不断轮询 IO 事件是否就绪，非阻塞是指线程在等待 IO 的时候，可以同时做其他任务。

        2）同步的核心就是 Selector，Selector 代替了线程本身轮询 IO 事件，避免了阻塞同时减少了不必要的线程消耗；

        3）非阻塞的核心就是通道和缓冲区，当 IO 事件就绪时，可以通过写道缓冲区，保证 IO 的成功，而无需线程阻塞式地等待。

        3、NIO = BUFFER + Selector  + Channel

        4、非阻塞= BUFFER + Channel；

        5、同步= Selector  ;

2.NIO和BIO的区别？

        1.OIO面向流(字节/字符)，NIO面向缓冲区。流：要求顺序，缓冲区不必、

        2.OIO是阻塞的

        3.OIO没有选择器，NIO有。

            NIO《-》OIO

            Channel《-》Socket

           ServerChanel《-》ServerSocket

        BIO(accept、io 都是阻塞)：同步阻塞式IO，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。 

二、NIO的基本组成：

        1.Channel：通道，互相通信的入口。

        2.Buffer：缓冲器，数据临时保存的地方。

        3.Selector：多路复用器，由系统提供，实现一个线程能够轮训多个通道的核心。

        1、Channel：

            FileChannel ： 文件

            DatagramChanne ： UDP

            SocketChannel : 与客户端建立产生的socket

            ServerSocketChannel ： 服务端socket

    （1）FileChannel文件通道，用于文件的数据读写。

       //文件拷贝

        FileChannel inChannel = new FileInputStream(src).getChannel();

        FileChannel outChannel = new FileOutputStream(dst).getChannel();

        try {

            //从inChannel文件中读出count bytes ，并写入outChannel文件。

            inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);

        } finally {

            if (inChannel != null)

                inChannel.close();

            if (outChannel != null)

                outChannel.close();

        }

    （2）SocketChannel套接字通道，用于Socket套接字TCP连接的数据读写。

    （3）ServerSocketChannel服务器嵌套字通道（或服务器监听通道），允许我们监听TCP连接请求，为每个监听到的请求，创建一个SocketChannel套接字通道。、

    （4）DatagramChannel数据报通道，用于UDP协议的数据读写。

        2、BUFFER 缓冲器：
        BUFFER =  为什么说NIO是基于缓冲区的IO方式呢？因为，当一个链接建立完成后，IO的数据未必会马上到达，为了当数据到达时能够正确完成IO操作，在BIO（阻塞IO）中，等待IO的线程必须被阻塞，以全天候地执行IO操作。为了解决这种IO方式低效的问题，引入了缓冲区的概念，当数据到达时，可以预先被写入缓冲区，再由缓冲区交给线程，因此线程无需阻塞地等待IO。

        在 JDK 1. 4 中 新 加入 了 NIO( New Input/ Output) 类, 引入了一种基于通道和缓冲区的 I/O 方式，它可以使用 Native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在 Java 堆的 DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作，避免了在 Java 堆和 Native 堆中来回复制数据。

        2.1、通道的读取：就是将数据从通道读取到缓冲区中；通道的写入，就是将数据从缓冲区中写入到通道中。

        NIO的Buffer（缓冲区）本质上是一个内存块，既可以写入数据，也可以从中读取数据。

        NIO的Buffer类，是一个抽象类，位于java.nio包中，其内部是一个内存块（数组）。

        NIO的Buffer与普通的内存块（Java数组）不同的是：NIO Buffer对象，提供了一组更加有效的方法，用来进行写入和读取的交替访问。

        需要强调的是：Buffer类是一个非线程安全类。

        2.2、Buffer的属性：

           位置（position）：当前缓冲区（Buffer）的位置，将从该位置往后读或写数据。

           容量（capacity）：缓冲区的总容量上限。

           上限（limit）：缓冲区的实际容量大小。

       2.3、Buffer的分类：（除Boolean）

           ByteBuffer、

           CharBuffer、

           DoubleBuffer、

           FloatBuffer、

           IntBuffer、

           LongBuffer、

           ShortBuffer、

            MappedByteBuffer

       2.4、Buffer的原理：

     默认初始：写模式：position=0，limit=capacity

    1.在写入模式下，position的值变化规则如下：

        （1）在刚进入到写模式时，position值为0，表示当前的写入位置为从头开始。

        （2）每当一个数据写到缓冲区之后，position会向后移动到下一个可写的位置。

        （3）初始的position值为0，最大可写值position为limit-1。当position值达到limit时，缓冲区就已经无空间可写了。

    2.flip()翻转后limit=position，position=0

    3.在读模式下，position的值变化规则如下：

        （1）当缓冲区刚开始进入到读模式时，position会被重置为0。

        （2）当从缓冲区读取时，也是从position位置开始读。读取数据后，position向前移动到下一个可读的位置。

        （3）position最大的值为最大可读上限limit，当position达到limit时，表明缓冲区已经无数据可读。

    数据写入后，如果要从缓冲区读取数据，这就要进行模式的切换，可以使用（即调用）flip翻转方法，将缓冲区变成读取模式。

   3、Selector多路复用器：

       依赖底层的epoll/select ， JavaSelector选择器可以监听多个文件描述符(一个网络连接系统底层使用一个文件描述符表示)，实现IO多路复用。

       实现IO多路复用，从具体的开发层面来说，首先把通道注册到选择器中，然后通过选择器内部的机制，可以查询（select）这些注册的通道是否有已经就绪的IO事件（例如可读、可写、网络连接完成等）。

三、NIO的编程模板：

    1、NIO编程服务端时序图：

2、NIO编程服务端步骤：