NIO 核心组件（Channel、Buffer、Selector）

NIO（New IO）采用 Channel-Buffer-Selector 模型，比传统 IO 效率更高。

Channel（通道）

特点

• 双向传输，可读可写
• 可异步读写
• 配合 Buffer 使用

主要实现

FileChannel 示例

// 从文件读取
try (FileChannel channel = new FileInputStream("file.txt").getChannel()) {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    int len = channel.read(buffer);  // 读取到 buffer
}

// 写入文件
try (FileChannel channel = new FileOutputStream("file.txt").getChannel()) {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("Hello".getBytes());
    channel.write(buffer);  // 从 buffer 写入
}

// 文件复制（零拷贝）
try (FileChannel src = new FileInputStream("src.txt").getChannel();
     FileChannel dst = new FileOutputStream("dst.txt").getChannel()) {
    dst.transferFrom(src, 0, src.size());  // 直接传输
}

Buffer（缓冲区）

核心 Buffer 类型

Buffer 核心属性

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

// capacity：缓冲区容量（1024）
int capacity = buffer.capacity();

// position：当前位置
int position = buffer.position();

// limit：操作边界
int limit = buffer.limit();

Buffer 操作流程

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

// 1. 写入数据
buffer.put("Hello".getBytes());

// 2. 切换为读模式
buffer.flip();  // position=0, limit=写入长度

// 3. 读取数据
byte[] data = new byte[buffer.limit()];
buffer.get(data);

// 4. 清空缓冲区（准备下次写入）
buffer.clear();  // position=0, limit=capacity

flip() 必须调用：写入后切换为读模式，否则无法正确读取。

Heap Buffer vs Direct Buffer

// Heap Buffer
ByteBuffer heapBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

// Direct Buffer
ByteBuffer directBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);

Selector（选择器）

作用

• 监控多个 Channel 的 IO 事件
• 单线程管理多连接，减少线程开销
• NIO 多路复用的核心

使用示例

Selector selector = Selector.open();

// 注册 Channel 到 Selector
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
serverChannel.configureBlocking(false);  // 非阻塞模式
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  // 监听连接

// 事件循环
while (true) {
    selector.select();  // 等待事件
    Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator();

    while (iter.hasNext()) {
        SelectionKey key = iter.next();
        iter.remove();

        if (key.isAcceptable()) {
            // 处理连接
        }
        if (key.isReadable()) {
            // 处理读取
        }
    }
}

SelectionKey 事件类型

要点总结

• Channel：双向通道，可读可写，异步
• Buffer：数据容器，flip() 切换读写模式
• Selector：多路复用器，单线程管理多连接
• FileChannel.transferFrom() 实现零拷贝
• Heap Buffer 在 JVM 堆，Direct Buffer 在本地内存
• Selector 监控 OP_ACCEPT/OP_READ/OP_WRITE 等事件
• NIO 适合高并发网络 IO，传统 IO 适合简单文件操作