Java高并发网络编程之NIO非阻塞网络编程

JAVA NIO

始于Java1.4，提供了新的JAVA IO操作非阻塞API。
用意是替代Java IO和Java Networking相关的API。

三大核心组件：

1. Buffer缓冲区
2. Channel通道
3. Selector选择器

Buffer缓冲区

缓冲区本质上是一个可以写入数据的内存块（类似于数组），然后可以再次读取。此内存块包含在NIO Buffer对象中，该对象提供一组方法，可以更轻松地使用内存块。

相比较直接对数组的操作，Buffer API更加容易操作和管理。

使用Buffer进行数据写入和读取，需要进行如下四个步骤：

1. 将数据写入缓冲区
2. 调用buffer.flip()，转换为读取模式 flip：翻转
3. 缓冲区读取数据
4. 调用buffer.clear()或buffer.compact()清除缓冲区

Buffer工作原理

Buffer三个重要属性：

1. capacity容量：作为一个内存块，Buffer具有一定的固定大小，也称为“容量”
2. position位置：写入模式时代表写数据的位置。读取模式时代表读取数据的位置
   写模式:从什么地方开始写
   读模式:从什么地方开始读
3. limit限制：写入模式，限制等于buffer的容量。读取模式下，limit等于写入的数据量
   写模式:能写到什么位置
   读模式:能读到什么地方
   
   

ByteBuffer内存类型

ByteBuffer为性能关键型代码提供了直接内存（direct堆外）和非直接内存（heap堆）两种实现。

堆外内存获取的方式：ByteBuffer directByteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(noBytes);
好处：

1. 进行网络IO或者文件IO时比heapBuffer少一次拷贝。（file/socket—OS memory—jvm heap）
   GC会移动对象内存，在写file或socket的过程中，JVM的实现中，会先把数据复制到堆外，再进行写入。

2. GC范围之外，降低GC压力，但实现了自动管理。DirectByteBuffer中有一个Cleaner对象
   （PhantomReference），Cleaner被GC前会执行clean方法，触发DirectByteBuffer中定义的Deallocator

PS：堆外内存为直接内存，堆内存为JVM管理的内存（GC会影响到这部分内存的地址）

建议：

1. 性能确实可观的时候才去使用；分配给大型、长寿命；（网络传输、文件读写场景）
2. 通过虚拟机参数MaxDirectMemorySize限制大小，防止耗尽整个机器的内存；

Channel通道

SocketChannel

ServerSocketChannel

Selector选择器

NIO对比BIO

NIO与多线程结合的改进方案

小结