I/O类的结构体系

I/O体系包含字节流、字符流、文件流和一个接口Serializable。

字节流包含输入流InputStream和输出流OutputStream。

字符流包含输入流Reader和输出流Writer。

文件指的就是File对象。

另外还有一个自我独立的类：RandomAccessFile。

1.New I/O和I/O的区别

NIO和IO之间第一个最大的区别是，标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。

IO是阻塞的，NIO是非阻塞的（可以异步调用）。

NIO引入了选择器的概念，选择器用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个的线程可以监听多个数据通道。

2.New I/O的新特性

NIO包（java.nio.*）引入了四个关键的抽象数据类型，它们共同解决传统的I/O类中的一些问题。

1． Buffer：它是包含数据且用于读写的线形表结构。其中还提供了一个特殊类用于内存映射文件的I/O操作。Buffer的主要实现有：ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer、MappedByteBuffer。

2． Charset：它提供Unicode字符串影射到字节序列以及逆影射的操作。

3． Channels：包含socket，file和pipe三种管道，它实际上是双向交流的通道。主要Channel的实现有：FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel。

4． Selector：它将多元异步I/O操作集中到一个或多个线程中（它可以被看成是Unix中select（）函数或Win32中WaitForSingleEvent（）函数的面向对象版本）。

NIO类之间的关系：如果想把一个字节数组写到文件中去，就应该使用ByteBuffer.wrap()方法把字节数组包装起来，然后用getChannel()方法在FileOutputStream上打开一个通道，接着将来自于ByteBuffer的数据写到FileChannel中。（ByteBuffer是将数据移进移出通道的唯一方式）。

MappedByteBuffer可以用来读写因为太大而不能放入内存的文件，所以叫做内存映射文件。

3.NIO Buffer的深入理解

1.通过Buffer的allocate方法，可以给Buffer分配空间。

2.Buffer的capacity（容量）,position（当前读或写到的位置）和limit（写模式下等于capacity，读模式时的值等于写模式下的position）。

3.flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式，执行的操作为：position=0;limit = 写模式的position。意思为可读取已经写入的所有内容。

4.clear()方法将Buffer从读模式切换到写模式，执行的操作为：position=0;limit=capacity。clear()方法并未清空Buffer中的数据，如果Buffer中有未读的数据，调用clear()后数据会被遗忘。

5.compact()方法与clear()方法不一样的地方是当Buffer中有未读的数据的时候，compact()方法会将未读的数据，将position设置为最后一个未读元素的后边，limit=capacity。意思是Buffer准备好写数据了，但不会覆盖未读的数据。

6.rewind()方法是将position设置为0，limit保持不变。意思是可以重新读取Buffer中的数据。

7.mark()和reset()方法，mark()方法可以标记一个position，等执行完所需的操作后，调用reset()方法可以将position恢复到mark的position。意思是可以重复读取Buffer中的某一段。

4.NIO的聚集

Channel的read和write方法可以接受一个Buffer的数组参数，可以将数据写到多个Buffer中或从多个Buffer中读取数据。适用于分开读取信息头部和信息主体。

5.Selector

与Selector一起使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。这意味着不能将FileChannel与Selector一起使用，因为FileChannel不能切换到非阻塞模式。而套接字通道都可以。

Channel的register()的第二个参数是一个interest集合，意思是在通过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣，可以监听四种不同类型的事件：SelectionKey.OP_CONNECT（连接就绪）、SelectionKey.OP_ACCEPT（接收就绪）、SelectionKey.OP_READ（读就绪）、SelectionKey.OP_WRITE（写就绪）。通道触发了一个事件意思就是这个事件已经就绪。

如果不止对一种事件感兴趣，可以使用‘位或’操作，如  int   interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量，可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。如：boolean  isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;

当向Selector注册Channel时，register()方法会返回一个SelectionKey对象，这个对象包含了：interest集合、ready集合、Channel、Selector、附加的对象（可选）。

ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合，selectionKey.isAcceptable()-是否接收就绪;  selectionKey.isConnectable()-是否连接就绪; selectionKey.isReadable()-是否读就绪;  selectionKey.isWritable()-是否写就绪;

Selector的select()方法阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。

Selector执行IO操作的步骤：

1）在Selector中注册Channel，注册的时候指定一个SelectionKey。

2）调用Selector.select()方法等待直到有一个通道在你注册事件上就绪了。

3）调用Selector.selectedKey()方法返回Selector已选择的键集，这个集合中就是第一步中注册Channel时返回的SelectionKey对象，而此时这个SelectionKey对象持有的Channel已经准备就绪。

4）这时可以通过SelectionKey的isAcceptable()、isConnectable()、isReadable()、isWritable()来进行判断第三步中的已经准备就绪的Channel是在哪个事件上准备就绪，而这个事件就是注册Channel时的事件。比如：isAcceptable方法对应的就是注册时的SelectionKey.OP_ACCEPT。

5）从selectionKey中取出Channel进行数据流的操作，操作完后移除该SelectionKey对象，一般使用Selectionkey的Iterator的remove事件进行移除。

6）操作完后继续注册Channel到selector的下一个事件，比如：ServerSocket的OP_ACCEPT的下一个事件是OP_READ，OP_READ之后是OP_WRITE。

7）注册新的状态之后再执行第2到第6步。

8）所以一般第2步到第6步是在一个while循环中执行的，在每一次执行完相应的操作后都要重新注册新的SelectionKey同时移除上一个已经处理完的SelectionKey，就这样完成了从等待链接到读取到写入再到等待链接等一系列循环。

3.java对象的序列化和反序列化

java序列化有两种方式：一种是实现Serializable接口，一种是实现Externalizable接口（需要实现writeExternal()和readExternal()方法，在序列化和反序列化的时候自动调用）。

如果实现Serializable接口也希望在序列化和反序列化的时候加入自己的方法，可以添加（不是覆盖）writeObject()和readObject()方法。

4.最后说一句

Java的NIO实现过于复杂，一般人真的不太好驾驭，建议直接使用Netty进行开发，省时省力，性能还好，就连Google都在用