Java NIO,全称为Non-Blocking Input/Output(非阻塞输入/输出),是Java平台中用于高效处理I/O操作的重要框架。它在Java 1.4版本中被引入,替代了传统的IO模型,提供了更高级别的I/O操作机制,以适应并发编程的需求。NIO的核心在于通道(Channels)和缓冲区(Buffers)的概念,它们与传统的流(Streams)模型不同,允许进行异步读写,从而提高了程序性能。
1. **通道(Channels)**:通道类似于流,但有以下几个关键区别:
- 双向性:通道可以同时进行读写操作。
- 非阻塞:当数据不可用时,读取操作不会阻塞,而是立即返回。
- 支持多路复用:一个线程可以通过选择器(Selector)同时监控多个通道。
2. **缓冲区(Buffers)**:缓冲区是数据操作的主要对象,它在内存中分配了一块区域来存储数据。缓冲区具有固定容量,提供了一组方法来读取、写入、定位和标记数据。
3. **选择器(Selectors)**:选择器允许单个线程检查多个通道的事件,如连接请求、数据到达等,而无需轮询每个通道,这大大提高了效率。
4. **字符集支持**:NIO引入了Charset和CharsetDecoder/Encoder类,用于处理字符串与字节之间的转换,支持多种字符编码。
5. **文件系统操作**:NIO提供FileChannel,可以高效地进行文件读写操作,包括映射文件到内存(MappedByteBuffer)。
6. **管道(Pipes)**:管道是两个线程之间进行单向数据传输的通道,用于线程间通信。
7. **网络编程**:Java NIO引入了SocketChannel和ServerSocketChannel,用于实现高效的TCP/IP和UDP/IP通信。这些通道与传统的Socket和ServerSocket相比,提供了非阻塞的特性。
`Pro Java 7 NIO.2`这本书由Anghel Leonard著,深入探讨了Java NIO.2 API,这是Java 7引入的进一步扩展,包括:
1. **文件系统API增强**:新增了AsynchronousFileChannel,支持异步文件操作,可以在后台线程中执行读写操作,主线程不被阻塞。
2. **文件属性和文件观察者**:增加了获取和修改文件属性的API,以及文件观察者(WatchService),可以监听文件系统事件,如创建、删除、修改等。
3. **文件通道的锁**:支持文件的共享锁和独占锁。
4. **选择器的改进**:选择器的性能提升,以及新的选择键(SelectionKey)选项,提供了更多的控制和灵活性。
5. **套接字通道的改进**:如支持IPv6,以及SSL/TLS加密的套接字通道。
Java NIO 和 NIO.2 提供了强大的工具和机制,使得开发者能够构建高并发、低延迟的系统。通过学习这两部分的内容,开发者可以更好地理解和利用Java平台提供的I/O能力,优化应用程序的性能。
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