柚子快報激活碼778899分享：數(shù)據(jù)庫 淺談Java NIO

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Java NIO（New Input/Output）是Java平臺上一種全新的IO API，相較于傳統(tǒng)的Java I/O（也稱為BIO，阻塞I/O），NIO引入了非阻塞I/O和通道（Channel）的概念，以及緩沖區(qū)（Buffer）和選擇器（Selector）機制，大大提升了系統(tǒng)的并發(fā)處理能力和性能。以下是對NIO實現(xiàn)原理的關(guān)鍵點概述：

非阻塞I/O：

在傳統(tǒng)的BIO中，當(dāng)調(diào)用read或write方法時，線程會一直阻塞，直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好或?qū)懗龀晒?。而在NIO中，當(dāng)調(diào)用read或write方法時，如果沒有數(shù)據(jù)可讀或不能立即寫入，線程不會被阻塞，而是繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)，稍后再回來看看數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)備就緒。 通道（Channel）：

Channel是NIO的基礎(chǔ)，它是連接到實體（如硬件設(shè)備、文件、網(wǎng)絡(luò)套接字等）的抽象接口，可以用于讀寫數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)的InputStream和OutputStream不同，通道既可以讀數(shù)據(jù)也可以寫數(shù)據(jù)。 緩沖區(qū)（Buffer）：

緩沖區(qū)是NIO中用來存儲數(shù)據(jù)的區(qū)域，它是內(nèi)存的一部分，可以存放不同類型的數(shù)據(jù)（如字節(jié)、字符、整數(shù)、浮點數(shù)等）。緩沖區(qū)有自己的容量、當(dāng)前位置和界限，這使得NIO能夠在批量處理數(shù)據(jù)時更加高效。Buffer本質(zhì)上是一塊可以寫入數(shù)據(jù)，然后可以從中讀取數(shù)據(jù)的內(nèi)存。Buffer對象包含三個重要的屬性，分別是capacity、position、limit，其中position和limit的含義取決于Buffer處在讀模式還是寫模式。 – capacity：capacity是指Buffer對象的最大容量，即它可以存儲的數(shù)據(jù)總量。一旦創(chuàng)建了一個Buffer對象并分配了容量，這個容量就不能改變。例如，如果你創(chuàng)建了一個容量為100的ByteBuffer，那么它最多可以存儲100個字節(jié)的數(shù)據(jù)。 – position：position是當(dāng)前讀寫操作的當(dāng)前位置。初始情況下，position設(shè)置為0。當(dāng)你從Buffer中讀取數(shù)據(jù)時，position會向前移動，表示已經(jīng)讀取了多少數(shù)據(jù)；當(dāng)你往Buffer中寫入數(shù)據(jù)時，position也會向前移動，表示已經(jīng)寫入了多少數(shù)據(jù)。position的值始終在0到limit-1之間。 – limit：limit標(biāo)記了Buffer中可以被讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)的數(shù)量邊界。對于寫入操作，limit等于Buffer的capacity；而對于讀取操作，limit等于最后一次寫入操作后的position值。也就是說，limit表示的是當(dāng)前剩余可以讀取的數(shù)據(jù)量或者是還能寫入的最大數(shù)據(jù)量。 – 三個屬性之間的關(guān)系，如下圖所示： 選擇器（Selector）：

選擇器是NIO的重要特性，它允許單個線程監(jiān)控多個通道的事件（如連接打開、數(shù)據(jù)到達等）。通過注冊通道到選擇器，線程可以檢測哪些通道準(zhǔn)備好了讀、寫或有新的連接。當(dāng)調(diào)用select方法時，線程會阻塞，直到至少有一個通道準(zhǔn)備好進行所關(guān)心的操作。 這是在一個單線程中使用一個Selector處理3個Channel的圖示： 事件驅(qū)動：

NIO基于事件驅(qū)動模型，這意味著系統(tǒng)不會浪費CPU周期去持續(xù)查詢是否有事件發(fā)生。相反，當(dāng)有事件發(fā)生時，操作系統(tǒng)會通知Java應(yīng)用程序，這樣可以極大地提高并發(fā)處理能力，特別是在大規(guī)模并發(fā)連接場景下。 堆外內(nèi)存（Direct Buffers）：

NIO還可以直接操作堆外內(nèi)存，即通過DirectByteBuffer等類直接與操作系統(tǒng)交互，減少Java堆和內(nèi)核空間之間的數(shù)據(jù)復(fù)制，進一步提高性能。

Java NIO通過非阻塞I/O、通道、緩沖區(qū)和選擇器機制，實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)傳輸和處理，特別適合處理高并發(fā)、低延遲的網(wǎng)絡(luò)通信和服務(wù)端編程場景。

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