NIO教程 ——检视阅读

简介

NIO中的N可以理解为Non-blocking ，不单纯是New 。

不同点：

• 标准的IO编程接口是面向字节流和字符流的。而NIO是面向通道和缓冲区的，数据总是从通道中读到buffer缓冲区内，或者从buffer写入到通道中。
• Java NIO使我们可以进行非阻塞IO操作。比如说，单线程中从通道读取数据到buffer，同时可以继续做别的事情，当数据读取到buffer中后，线程再继续处理数据。写数据也是一样的。
• NIO中有一个“slectors”的概念。selector可以检测多个通道的事件状态（例如：链接打开，数据到达）这样单线程就可以操作多个通道的数据。

概览

NIO包含下面3个核心的组件，Channel,Buffer和Selector组成了这个核心的API：

• Channels ——通道
• Buffers ——缓冲区
• Selectors ——选择器

通常来说NIO中的所有IO都是从Channel开始的。Channel和流有点类似。通过Channel，我们即可以从Channel把数据写到Buffer中，也可以把数据冲Buffer写入到Channel 。

http://tutorials.jenkov.com/images/java-nio/overview-channels-buffers.png

有很多的Channel，Buffer类型。下面列举了主要的几种：

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

正如你看到的，这些channel基于于UDP和TCP的网络IO，以及文件IO。 和这些类一起的还有其他一些比较有趣的接口，在本节中暂时不多介绍。为了简洁起见，我们会在必要的时候引入这些概念。 下面是核心的Buffer实现类的列表：

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

这些Buffer涵盖了可以通过IO操作的基础类型：byte,short,int,long,float,double以及characters. NIO实际上还包含一种MappedBytesBuffer,一般用于和内存映射的文件。

选择器允许单线程操作多个通道。如果你的程序中有大量的链接，同时每个链接的IO带宽不高的话，这个特性将会非常有帮助。比如聊天服务器。 下面是一个单线程中Slector维护3个Channel的示意图：

http://tutorials.jenkov.com/images/java-nio/overview-selectors.png

要使用Selector的话，我们必须把Channel注册到Selector上，然后就可以调用Selector的select()方法。这个方法会进入阻塞，直到有一个channel的状态符合条件。当方法返回后，线程可以处理这些事件。

Java NIO Channel通道

Java NIO Channel通道和流非常相似，主要有以下3点区别：

• 通道可以读也可以写，流一般来说是单向的（只能读或者写）。
• 通道可以异步读写。
• 通道总是基于缓冲区Buffer来读写。

Channel的实现

下面列出Java NIO中最重要的集中Channel的实现：

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

FileChannel用于文件的数据读写。 DatagramChannel用于UDP的数据读写。 SocketChannel用于TCP的数据读写。 ServerSocketChannel允许我们监听TCP链接请求，每个请求会创建会一个SocketChannel.

RandomAccessFile扩展：

RandomAccessFile（随机访问文件）类。该类是Java语言中功能最为丰富的文件访问类 。RandomAccessFile类支持“随机访问”方式，这里“随机”是指可以跳转到文件的任意位置处读写数据。在访问一个文件的时候，不必把文件从头读到尾，而是希望像访问一个数据库一样“随心所欲”地访问一个文件的某个部分，这时使用RandomAccessFile类就是最佳选择。

四种模式：R RW RWD RWS

RandomAccessFile的用处：

1、大型文本日志类文件的快速定位获取数据：

得益于seek的巧妙设计，我认为我们可以从超大的文本中快速定位我们的游标，例如每次存日志的时候，我们可以建立一个索引缓存，索引是日志的起始日期，value是文本的poiniter 也就是光标，这样我们可以快速定位某一个时间段的文本内容

2、并发读写

也是得益于seek的设计，我认为多线程可以轮流操作seek控制光标的位置，从未达到不同线程的并发写操作。

3、更方便的获取二进制文件

通过自带的读写转码（readDouble、writeLong等），我认为可以快速的完成字节码到字符的转换功能，对使用者来说比较友好。
RandomAccessFile参考

实例：

public class FileChannelTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("D:\\text\\1_loan.sql", "r");
        //mode只有4中，如果不是读写的mode或者给的不是4种中的，就会报错。
        RandomAccessFile copyFile = new RandomAccessFile("D:\\text\\1_loan_copy.sql", "r");
        try {
            FileChannel fileChannel = file.getChannel();
            FileChannel copyFileChannel = copyFile.getChannel();
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            int read = fileChannel.read(byteBuffer);
            while (read != -1) {
                System.out.println("read:" + read);
                //byteBuffer缓冲区切换为读模式
                byteBuffer.flip();
                copyFileChannel.write(byteBuffer);
                //“清空”byteBuffer缓冲区，以满足后续写入操作
                byteBuffer.clear();
                //注意，每次读时都要返回读后的状态read值赋值给循环判断体read，否则会陷入死循环true
                read = fileChannel.read(byteBuffer);
            }
        } finally {
            file.close();
            copyFile.close();
        }
    }
}

报错：

RandomAccessFile copyFile = new RandomAccessFile("D:\\text\\1_loan_copy.sql", "w");
//因为没有"w"的mode
Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: Illegal mode "w" must be one of "r", "rw", "rws", or "rwd"
    at java.io.RandomAccessFile.<init>(RandomAccessFile.java:221)
    
RandomAccessFile copyFile = new RandomAccessFile("D:\\text\\1_loan_copy.sql", "r");
//因为没有"w"的权限
Exception in thread "main" java.nio.channels.NonWritableChannelException
    at sun.nio.ch.FileChannelImpl.write(FileChannelImpl.java:194)
    at com.niotest.FileChannelTest.main(FileChannelTest.java:33)    

NIO Buffer缓冲区

Java NIO Buffers用于和NIO Channel交互。正如你已经知道的，我们从channel中读取数据到buffers里，从buffer把数据写入到channels.

buffer本质上就是一块内存区，可以用来写入数据，并在稍后读取出来。这块内存被NIO Buffer包裹起来，对外提供一系列的读写方便开发的接口。

Buffer基本用法

利用Buffer读写数据，通常遵循四个步骤：

• 把数据写入buffer；
• 调用flip；
• 从Buffer中读取数据；
• 调用buffer.clear()或者buffer.compact()

当写入数据到buffer中时，buffer会记录已经写入的数据大小。当需要读数据时，通过flip()方法把buffer从写模式调整为读模式；在读模式下，可以读取所有已经写入的数据。

当读取完数据后，需要清空buffer，以满足后续写入操作。清空buffer有两种方式：调用clear()或compact()方法。clear会清空整个buffer，compact则只清空已读取的数据，未被读取的数据会被移动到buffer的开始位置，写入位置则紧跟着未读数据之后。

Buffer的容量，位置，上限（Buffer Capacity, Position and Limit）

buffer缓冲区实质上就是一块内存，用于写入数据，也供后续再次读取数据。这块内存被NIO Buffer管理，并提供一系列的方法用于更简单的操作这块内存。

一个Buffer有三个属性是必须掌握的，分别是：

• capacity容量
• position位置
• limit限制

position和limit的具体含义取决于当前buffer的模式。capacity在两种模式下都表示容量。

下面有张示例图，描诉了不同模式下position和limit的含义：

buffers-modes.png

容量（Capacity）

作为一块内存，buffer有一个固定的大小，叫做capacity容量。也就是最多只能写入容量值的字节，整形等数据。一旦buffer写满了就需要清空已读数据以便下次继续写入新的数据。

位置（Position）

当写入数据到Buffer的时候需要中一个确定的位置开始，默认初始化时这个位置position为0，一旦写入了数据比如一个字节，整形数据，那么position的值就会指向数据之后的一个单元，position最大可以到capacity-1.

当从Buffer读取数据时，也需要从一个确定的位置开始。buffer从写入模式变为读取模式时，position会归零，每次读取后，position向后移动。

上限（Limit）

在写模式，limit的含义是我们所能写入的最大数据量。它等同于buffer的容量。

一旦切换到读模式，limit则代表我们所能读取的最大数据量，他的值等同于写模式下position的位置。

数据读取的上限时buffer中已有的数据，也就是limit的位置（原写模式下position所指的位置）。

Buffer Types

Java NIO有如下具体的Buffer类型：

• ByteBuffer
• MappedByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

正如你看到的，Buffer的类型代表了不同数据类型，换句话说，Buffer中的数据可以是上述的基本类型；

分配一个Buffer（Allocating a Buffer）

为了获取一个Buffer对象，你必须先分配。每个Buffer实现类都有一个allocate()方法用于分配内存。

    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(48);

写入数据到Buffer（Writing Data to a Buffer）

写数据到Buffer有两种方法：

• 从Channel中写数据到Buffer
• 手动写数据到Buffer，调用put方法

//从Channel中写数据到Buffer
int read = fileChannel.read(byteBuffer);
//调用put方法写
buf.put(3);  
//把数据写到特定的位置
public ByteBuffer put(int i, byte x);
//把一个具体类型数据写入buffer
public ByteBuffer putInt(int x)；

flip()——翻转

flip()方法可以把Buffer从写模式切换到读模式。调用flip方法会把position归零，并设置limit为之前的position的值。 也就是说，现在position代表的是读取位置，limit标示的是已写入的数据位置。

从Buffer读取数据（Reading Data from a Buffer）

从Buffer读数据也有两种方式。

• 从buffer读数据到channel。
• 从buffer直接读取数据，调用get方法。

//读取数据到channel的例子：
int bytesWritten = inChannel.write(buf);
//调用get读取数据的例子：
byte aByte = buf.get(); 

rewind()——倒带

Buffer.rewind()方法将position置为0，这样我们可以重复读取buffer中的数据。limit保持不变。

clear() and compact()

一旦我们从buffer中读取完数据，需要复用buffer为下次写数据做准备。只需要调用clear或compact方法。

clear方法会重置position为0，limit为capacity，也就是整个Buffer清空。实际上Buffer中数据并没有清空，我们只是把标记为修改了。（重新写入的时候这些存在的数据就会被新的数据覆盖）

如果Buffer还有一些数据没有读取完，调用clear就会导致这部分数据被“遗忘”，因为我们没有标记这部分数据未读。

针对这种情况，如果需要保留未读数据，那么可以使用compact（）。 因此compact()和clear()的区别就在于对未读数据的处理，是保留这部分数据还是一起清空。

mark() and reset()

通过mark方法可以标记当前的position，通过reset来恢复mark的位置，这个非常像canva的save和restore：

buffer.mark();

//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.

buffer.reset();  //set position back to mark.

equals() and compareTo()

可以用eqauls和compareTo比较两个buffer

equals()

判断两个buffer相对，需满足：

• 类型相同
• buffer中剩余字节数相同
• 所有剩余字节相等

从上面的三个条件可以看出，equals只比较buffer中的部分内容，并不会去比较每一个元素。

compareTo()

compareTo也是比较buffer中的剩余元素，只不过这个方法适用于比较排序的：

NIO Scatter (分散)/ Gather(聚集)

——分散读和聚集写的场景。

Java NIO发布时内置了对scatter / gather的支持。scatter / gather是通过通道读写数据的两个概念。

Scattering read指的是从通道读取的操作能把数据写入多个buffer，也就是scatters代表了数据从一个channel到多个buffer的过程。

gathering write则正好相反，表示的是从多个buffer把数据写入到一个channel中。

Scatter/gather在有些场景下会非常有用，比如需要处理多份分开传输的数据。举例来说，假设一个消息包含了header和body，我们可能会把header和body保存在不同独立buffer中，这种分开处理header与body的做法会使开发更简明。

Scattering Reads

"scattering read"是把数据从单个Channel写入到多个buffer，下面是示意图：

scatter.png

观察代码可以发现，我们把多个buffer写在了一个数组中，然后把数组传递给channel.read()方法。read()方法内部会负责把数据按顺序写进传入的buffer数组内。一个buffer写满后，接着写到下一个buffer中。

实际上，scattering read内部必须写满一个buffer后才会向后移动到下一个buffer，因此这并不适合消息大小会动态改变的部分，也就是说，如果你有一个header和body，并且header有一个固定的大小（比如128字节）,这种情形下可以正常工作。

gathering Writes

"gathering write"把多个buffer的数据写入到同一个channel中.

gather.png

传入一个buffer数组给write，内部会按顺序将数组内的内容写进channel，这里需要注意，写入的时候针对的是buffer中position到limit之间的数据。也就是如果buffer的容量是128字节，但它只包含了58字节数据，那么写入的时候只有58字节会真正写入。因此gathering write是可以适用于可变大小的message的，这和scattering reads不同。

NIO Channel to Channel Transfers通道传输接口

在Java NIO中如果一个channel是FileChannel类型的，那么他可以直接把数据传输到另一个channel。这个特性得益于FileChannel包含的transferTo和transferFrom两个方法。

transferFrom()——目标channel用，参数为源数据channel。

transferFrom的参数position和count表示目标文件的写入位置和最多写入的数据量。如果通道源的数据小于count那么就传实际有的数据量。 另外，有些SocketChannel的实现在传输时只会传输哪些处于就绪状态的数据，即使SocketChannel后续会有更多可用数据。因此，这个传输过程可能不会传输整个的数据。

transferTo()——源数据用，参数为目标channel

SocketChannel的问题也存在于transferTo.SocketChannel的实现可能只在发送的buffer填充满后才发送，并结束。

实例：

public class ChannelTransferTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        RandomAccessFile fromfile = new RandomAccessFile("D:\\text\\1_loan.sql", "rw");
        //mode只有4中，如果不是读写的mode或者给的不是4种中的，就会报错。
        RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("D:\\text\\1_loan_copy.sql", "rw");

        FileChannel fromfileChannel = fromfile.getChannel();
        FileChannel toFileChannel = toFile.getChannel();
        //==========================transferTo=================================
        //transferTo方法把fromfileChannel数据传输到另一个toFileChannel
        //long transferSize = fromfileChannel.transferTo(0, fromfileChannel.size(), toFileChannel);
        //System.out.println(transferSize);

        //=============================transferFrom==============================
        //把数据从通道源传输到toFileChannel,相比通过buffer读写更加的便捷
        long transferSize1 = toFileChannel.transferFrom(fromfileChannel, 0, fromfileChannel.size());
        //参数position和count表示目标文件的写入位置和最多写入的数据量
        //long transferSize1 = toFileChannel.transferFrom(fromfileChannel, 0, fromfileChannel.size()-1000);
        //如果通道源的数据小于count那么就传实际有的数据量。
        //long transferSize1 = toFileChannel.transferFrom(fromfileChannel, 0, fromfileChannel.size()+1000);
        System.out.println(transferSize1);
    }
}

NIO Selector选择器

Selector是Java NIO中的一个组件，用于检查一个或多个NIO Channel的状态是否处于可读、可写。如此可以实现单线程管理多个channels,也就是可以管理多个网络链接。

为什么使用Selector

用单线程处理多个channels的好处是我需要更少的线程来处理channel。实际上，你甚至可以用一个线程来处理所有的channels。从操作系统的角度来看，切换线程开销是比较昂贵的，并且每个线程都需要占用系统资源，因此暂用线程越少越好。

需要留意的是，现代操作系统和CPU在多任务处理上已经变得越来越好，所以多线程带来的影响也越来越小。如果一个CPU是多核的，如果不执行多任务反而是浪费了机器的性能。不过这些设计讨论是另外的话题了。简而言之，通过Selector我们可以实现单线程操作多个channel。

image.png

创建Selector

创建一个Selector可以通过Selector.open()方法：

Selector selector = Selector.open();

注册Channel到Selector上

先把Channel注册到Selector上，这个操作使用SelectableChannel的register()。SocketChannel等都有继承此抽象类。

channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

Channel必须是非阻塞的。所以FileChannel不适用Selector，因为FileChannel不能切换为非阻塞模式。Socket channel可以正常使用。

注意register的第二个参数，这个参数是一个“关注集合”，代表我们关注的channel状态，有四种基础类型可供监听：

1. Connect——连接就绪（连接成功后）
2. Accept——可连接就绪（接受请求连接时）
3. Read——读就绪
4. Write——写就绪

一个channel触发了一个事件也可视作该事件处于就绪状态。因此当channel与server连接成功后，那么就是“连接就绪”状态。server channel接收请求连接时处于“可连接就绪”状态。channel有数据可读时处于“读就绪”状态。channel可以进行数据写入时处于“写就绪”状态。

上述的四种就绪状态用SelectionKey中的常量表示如下：

1. SelectionKey.OP_CONNECT
2. SelectionKey.OP_ACCEPT
3. SelectionKey.OP_READ
4. SelectionKey.OP_WRITE

如果对多个事件感兴趣可利用位的或运算结合多个常量，比如：

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;  

SelectionKey's

在上一小节中，我们利用register方法把Channel注册到了Selectors上，这个方法的返回值是SelectionKeys，这个返回的对象包含了一些比较有价值的属性：

• The interest set
• The ready set
• The Channel
• The Selector
• An attached object (optional)

Interest Set

这个“关注集合”实际上就是我们希望处理的事件的集合，它的值就是注册时传入的参数，我们可以用按为与运算把每个事件取出来：

int interestSet = selectionKey.interestOps();

boolean isInterestedInAccept  = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE; 

Ready Set

"就绪集合"中的值是当前channel处于就绪的值，一般来说在调用了select方法后都会需要用到就绪状态

int readySet = selectionKey.readyOps();

从“就绪集合”中取值的操作类似于“关注集合”的操作，当然还有更简单的方法，SelectionKey提供了一系列返回值为boolean的的方法：

selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();

Channel + Selector

从SelectionKey操作Channel和Selector非常简单：

Channel  channel  = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector();  

Attaching Objects

我们可以给一个SelectionKey附加一个Object，这样做一方面可以方便我们识别某个特定的channel，同时也增加了channel相关的附加信息。例如，可以把用于channel的buffer附加到SelectionKey上：

selectionKey.attach(theObject);

Object attachedObj = selectionKey.attachment();

附加对象的操作也可以在register的时候就执行：

SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

从Selector中选择channel

一旦我们向Selector注册了一个或多个channel后，就可以调用select来获取channel。select方法会返回所有处于就绪状态的channel。 select方法具体如下：

• int select()
• int select(long timeout)
• int selectNow()

select()方法在返回channel之前处于阻塞状态。 select(long timeout)和select做的事一样，不过他的阻塞有一个超时限制。

selectNow()不会阻塞，根据当前状态立刻返回合适的channel。

select()方法的返回值是一个int整形，代表有多少channel处于就绪了。也就是自上一次select后有多少channel进入就绪。举例来说，假设第一次调用select时正好有一个channel就绪，那么返回值是1，并且对这个channel做任何处理，接着再次调用select，此时恰好又有一个新的channel就绪，那么返回值还是1，现在我们一共有两个channel处于就绪，但是在每次调用select时只有一个channel是就绪的。

selectedKeys()

在调用select并返回了有channel就绪之后，可以通过选中的key集合来获取channel，这个操作通过调用selectedKeys()方法：

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();    

还记得在register时的操作吧，我们register后的返回值就是SelectionKey实例，也就是我们现在通过selectedKeys()方法所返回的SelectionKey。

遍历这些SelectionKey可以通过如下方法：

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();

while(keyIterator.hasNext()) {

    SelectionKey key = keyIterator.next();

    if(key.isAcceptable()) {
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.

    } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.

    } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading

    } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
    }

    keyIterator.remove();
}

上述循环会迭代key集合，针对每个key我们单独判断他是处于何种就绪状态。

注意：keyIterater.remove()方法的调用，Selector本身并不会移除SelectionKey对象，这个操作需要我们手动执行。当下次channel处于就绪是，Selector仍然会把这些key再次加入进来。

SelectionKey.channel返回的channel实例需要强转为我们实际使用的具体的channel类型，例如ServerSocketChannel或SocketChannel.

wakeUp()

由于调用select而被阻塞的线程，可以通过调用Selector.wakeup()来唤醒即便此时已然没有channel处于就绪状态。具体操作是，在另外一个线程调用wakeup，被阻塞与select方法的线程就会立刻返回。

close()

当操作Selector完毕后，需要调用close方法。close的调用会关闭Selector并使相关的SelectionKey都无效。channel本身不会被关闭。

示例：首先打开一个Selector,然后注册channel，最后监听Selector的状态。

public class NIOServer {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1.获取通道
        ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();

        // 2.切换成非阻塞模式
        server.configureBlocking(false);

        // 3. 绑定连接
        server.bind(new InetSocketAddress(6666));

        // 4. 获取选择器
        Selector selector = Selector.open();

        // 4.1将通道注册到选择器上，指定接收“监听通道”事件
        server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        // 5. 轮训地获取选择器上已“就绪”的事件--->只要select()>0，说明已就绪
        while (selector.select() > 0) {
            // 6. 获取当前选择器所有注册的“选择键”(已就绪的监听事件)
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();

            // 7. 获取已“就绪”的事件，(不同的事件做不同的事)
            while (iterator.hasNext()) {

                SelectionKey selectionKey = iterator.next();

                // 接收事件就绪
                if (selectionKey.isAcceptable()) {

                    // 8. 获取客户端的链接
                    SocketChannel client = server.accept();

                    // 8.1 切换成非阻塞状态
                    client.configureBlocking(false);

                    // 8.2 注册到选择器上-->拿到客户端的连接为了读取通道的数据(监听读就绪事件)
                    client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

                } else if (selectionKey.isReadable()) { // 读事件就绪

                    // 9. 获取当前选择器读就绪状态的通道
                    SocketChannel client = (SocketChannel) selectionKey.channel();

                    // 9.1读取数据
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

                    // 9.2得到文件通道，将客户端传递过来的图片写到本地项目下(写模式、没有则创建)
                    FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("2_loan.sql"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);

                    while (client.read(buffer) > 0) {
                        // 在读之前都要切换成读模式
                        buffer.flip();

                        outChannel.write(buffer);

                        // 读完切换成写模式，能让管道继续读取文件的数据
                        buffer.clear();
                    }
                    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    byteBuffer.put("yeah,i know,i got your message!".getBytes());
                    byteBuffer.flip();
                    client.write(byteBuffer);
                }
                // 10. 取消选择键(已经处理过的事件，就应该取消掉了)
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

public class NIOClientTwo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 1. 获取通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666));

        // 1.1切换成非阻塞模式
        socketChannel.configureBlocking(false);

        // 1.2获取选择器
        Selector selector = Selector.open();

        // 1.3将通道注册到选择器中，获取服务端返回的数据
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

        // 2. 发送一张图片给服务端吧
        FileChannel fileChannel = FileChannel.open(Paths.get("D:\\text\\1_loan.sql"), StandardOpenOption.READ);

        // 3.要使用NIO，有了Channel，就必然要有Buffer，Buffer是与数据打交道的呢
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        // 4.读取本地文件(图片)，发送到服务器
        while (fileChannel.read(buffer) != -1) {

            // 在读之前都要切换成读模式
            buffer.flip();

            socketChannel.write(buffer);

            // 读完切换成写模式，能让管道继续读取文件的数据
            buffer.clear();
        }


        // 5. 轮训地获取选择器上已“就绪”的事件--->只要select()>0，说明已就绪
        while (selector.select() > 0) {
            // 6. 获取当前选择器所有注册的“选择键”(已就绪的监听事件)
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();

            // 7. 获取已“就绪”的事件，(不同的事件做不同的事)
            while (iterator.hasNext()) {

                SelectionKey selectionKey = iterator.next();

                // 8. 读事件就绪
                if (selectionKey.isReadable()) {

                    // 8.1得到对应的通道
                    SocketChannel channel = (SocketChannel) selectionKey.channel();

                    ByteBuffer responseBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

                    // 9. 知道服务端要返回响应的数据给客户端，客户端在这里接收
                    int readBytes = channel.read(responseBuffer);

                    if (readBytes > 0) {
                        // 切换读模式
                        responseBuffer.flip();
                        System.out.println(new String(responseBuffer.array(), 0, readBytes));
                    }
                }
                // 10. 取消选择键(已经处理过的事件，就应该取消掉了)
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

NIO FileChannel文件通道

Java NIO中的FileChannel是用于连接文件的通道。通过文件通道可以读、写文件的数据。Java NIO的FileChannel是相对标准Java IO API的可选接口。

FileChannel不可以设置为非阻塞模式，他只能在阻塞模式下运行。

打开文件通道

在使用FileChannel前必须打开通道，打开一个文件通道需要通过输入/输出流或者RandomAccessFile，下面是通过RandomAccessFile打开文件通道的案例：

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("D:\text\1_loan.sql", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

从文件通道内读取数据

读取文件通道的数据可以通过read方法：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
int bytesRead = inChannel.read(buf);

首先开辟一个Buffer，从通道中读取的数据会写入Buffer内。接着就可以调用read方法，read的返回值代表有多少字节被写入了Buffer，返回-1则表示已经读取到文件结尾了。

向文件通道写入数据

写数据用write方法，入参是Buffer：

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());

buf.flip();

while(buf.hasRemaining()) {
    channel.write(buf);
}

注意这里的write调用写在了wihle循环汇总，这是因为write不能保证有多少数据真实被写入，因此需要循环写入直到没有更多数据。

关闭通道

操作完毕后，需要把通道关闭：

channel.close();    

FileChannel Position

当操作FileChannel的时候读和写都是基于特定起始位置的（position），获取当前的位置可以用FileChannel的position()方法，设置当前位置可以用带参数的position(long pos)方法。

//获取当前的位置
long position = fileChannel.position();
//设置当前位置为pos +123
fileChannel.position(pos +123);

假设我们把当前位置设置为文件结尾之后，那么当我们视图从通道中读取数据时就会发现返回值是-1，表示已经到达文件结尾了。 如果把当前位置设置为文件结尾之后，再向通道中写入数据，文件会自动扩展以便写入数据，但是这样会导致文件中出现类似空洞，即文件的一些位置是没有数据的。

FileChannel Size

size()方法可以返回FileChannel对应的文件的文件大小：

long fileSize = channel.size();    

FileChannel Truncate

利用truncate方法可以截取指定长度的文件：

FileChannel truncateFile = fileChannel.truncate(1024);

FileChannel Force

force方法会把所有未写磁盘的数据都强制写入磁盘。这是因为在操作系统中出于性能考虑回把数据放入缓冲区，所以不能保证数据在调用write写入文件通道后就及时写到磁盘上了，除非手动调用force方法。 force方法需要一个布尔参数，代表是否把meta data也一并强制写入。

channel.force(true);

NIO SocketChannel套接字通道

在Java NIO体系中，SocketChannel是用于TCP网络连接的套接字接口，相当于Java网络编程中的Socket套接字接口。创建SocketChannel主要有两种方式，如下：

1. 打开一个SocketChannel并连接网络上的一台服务器。
2. 当ServerSocketChannel接收到一个连接请求时，会创建一个SocketChannel。

建立一个SocketChannel连接

打开一个SocketChannel可以这样操作：

SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://www.google.com", 80));  

关闭一个SocketChannel连接

关闭一个SocketChannel只需要调用他的close方法，如下：

socketChannel.close();

从SocketChannel中读数据

从一个SocketChannel连接中读取数据，可以通过read()方法，如下：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = socketChannel.read(buf);

首先需要开辟一个Buffer。从SocketChannel中读取的数据将放到Buffer中。

接下来就是调用SocketChannel的read()方法.这个read()会把通道中的数据读到Buffer中。read()方法的返回值是一个int数据，代表此次有多少字节的数据被写入了Buffer中。如果返回的是-1,那么意味着通道内的数据已经读取完毕，到底了（链接关闭）。

向SocketChannel写数据

向SocketChannel中写入数据是通过write()方法，write也需要一个Buffer作为参数。下面看一下具体的示例：

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());
buf.flip();
while(buf.hasRemaining()) {
    channel.write(buf);
}

非阻塞模式

我们可以把SocketChannel设置为non-blocking（非阻塞）模式。这样的话在调用connect(), read(), write()时都是异步的。

socketChannel.configureBlocking(false);

connect()

如果我们设置了一个SocketChannel是非阻塞的，那么调用connect()后，方法会在链接建立前就直接返回。为了检查当前链接是否建立成功，我们可以调用finishConnect(),如下：

socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://www.google.com", 80));

while(! socketChannel.finishConnect() ){
    //wait, or do something else...    
}

write()

在非阻塞模式下，调用write()方法不能确保方法返回后写入操作一定得到了执行。因此我们需要把write()调用放到循环内。这和前面在讲write()时是一样的，此处就不在代码演示。

read()

在非阻塞模式下，调用read()方法也不能确保方法返回后，确实读到了数据。因此我们需要自己检查的整型返回值，这个返回值会告诉我们实际读取了多少字节的数据。

Selector结合非阻塞模式

SocketChannel的非阻塞模式可以和Selector很好的协同工作。把一个或多个SocketChannel注册到一个Selector后，我们可以通过Selector指导哪些channels通道是处于可读，可写等等状态的。

NIO ServerSocketChannel服务端套接字通道

在Java NIO中，ServerSocketChannel是用于监听TCP链接请求的通道，正如Java网络编程中的ServerSocket一样。

ServerSocketChannel实现类位于java.nio.channels包下面。

void test() throws IOException {
    //打开一个ServerSocketChannel我们需要调用他的open()方法
    ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
    serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
    while(true) {
        SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
        //do something with socketChannel...
        if (socketChannel.isConnected()) {
            break;
        }
    }
    //关闭一个ServerSocketChannel我们需要调用close()方法
    serverSocketChannel.close();
}

监听链接

通过调用accept()方法，我们就开始监听端口上的请求连接。当accept()返回时，他会返回一个SocketChannel连接实例，实际上accept()是阻塞操作，他会阻塞带去线程知道返回一个连接； 很多时候我们是不满足于监听一个连接的，因此我们会把accept()的调用放到循环中，就像这样：

while(true){
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
    //do something with socketChannel...
}

当然我们可以在循环体内加上合适的中断逻辑，而不是单纯的在while循环中写true，以此来结束循环监听；

非阻塞模式

实际上ServerSocketChannel是可以设置为非阻塞模式的。在非阻塞模式下，调用accept()函数会立刻返回，如果当前没有请求的链接，那么返回值为空null。因此我们需要手动检查返回的SocketChannel是否为空，例如：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
//设置为非阻塞模式
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
while(true){
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();