簡介

• 從 Java 1.4 版本開始引入的一個新的 I/O API，可以替代標準的 Java I/O。
• 提供了與標準 I/O 不同的工作方式，核心是 通道（Channel）、緩沖區（Buffer） 和 選擇器（Selector）。
• 支持非阻塞 I/O 操作，非常適合處理大量并發連接，是構建高性能網絡應用的基礎。
• 多路復用的機制，適合構建高性能服務器應用

核心概念

• Channel：類似于流（Stream），但可以雙向讀寫
• Buffer：一個用于存儲數據的容器（本質上是一個數組）
• Selector：用于監聽多個 Channel 的事件（如連接、讀就緒、寫就緒）
  • 一個線程可以管理多個 Channel，實現單線程處理多路復用，極大地提高了 I/O 效率

代碼示例

public class NIOClient {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1. 連接到服務器SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));socketChannel.configureBlocking(false); // 設置為非阻塞（可選，這里為了演示NIO風格）System.out.println("已連接到服務器 localhost:8080");System.out.println("請輸入消息（輸入 'quit' 退出）:");// 用于讀取用戶輸入BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String userInput;// 用于讀取服務器響應ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);while ((userInput = reader.readLine()) != null) {if ("quit".equalsIgnoreCase(userInput)) {break;}// 2. 發送消息到服務器byte[] messageBytes = userInput.getBytes();ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.wrap(messageBytes);socketChannel.write(writeBuffer);System.out.println("已發送: " + userInput);// 3. 讀取服務器的響應buffer.clear(); // 清空緩沖區，準備接收數據int bytesRead = socketChannel.read(buffer);if (bytesRead > 0) {buffer.flip(); // 切換為讀模式byte[] responseBytes = new byte[buffer.remaining()];buffer.get(responseBytes);String response = new String(responseBytes);System.out.println("服務器回復: " + response);}}// 4. 關閉連接socketChannel.close();System.out.println("客戶端已關閉。");}
}

public class NIOServer {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1. 打開 SelectorSelector selector = Selector.open();// 2. 打開 ServerSocketChannelServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();serverChannel.configureBlocking(false); // 設置為非阻塞模式serverChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));// 3. 將 ServerSocketChannel 注冊到 Selector，監聽 ACCEPT 事件serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println("NIO 服務器啟動，監聽端口 8080...");while (true) {// 4. 阻塞等待，直到有事件發生int readyChannels = selector.select();if (readyChannels == 0) continue;// 5. 獲取就緒的 SelectionKey 集合Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();while (keyIterator.hasNext()) {SelectionKey key = keyIterator.next();// 6. 處理不同的事件if (key.isAcceptable()) {// 接受新的連接ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();SocketChannel clientChannel = server.accept();clientChannel.configureBlocking(false); // 設置為非阻塞clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);System.out.println("新客戶端連接: " + clientChannel.getRemoteAddress());} else if (key.isReadable()) {// 讀取客戶端數據SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(256);int bytesRead = clientChannel.read(buffer);if (bytesRead > 0) {buffer.flip();byte[] data = new byte[buffer.remaining()];buffer.get(data);String message = new String(data);System.out.println("收到消息: " + message);// 回復客戶端ByteBuffer responseBuffer = ByteBuffer.wrap(("Echo: " + message).getBytes());clientChannel.write(responseBuffer);} else if (bytesRead == -1) {// 客戶端關閉連接System.out.println("客戶端斷開: " + clientChannel.getRemoteAddress());clientChannel.close();}}// 7. 移除已處理的 keykeyIterator.remove();}}}