Java NIO 基础原理与服务端开发指南
在构建高并发网络服务时，传统的 BIO（Blocking IO）往往显得力不从心。每个连接都需要独占一个线程，资源消耗巨大。而 NIO（Non-blocking IO）引入了多路复用机制，允许单个线程管理成千上万个连接。今天我们就来聊聊 Java NIO 的核心机制，以及如何用它搭建高效的服务端。
核心组件：Buffer、Channel 与 Selector
NIO 的设计哲学围绕三个核心类展开，理解它们的关系是上手的关键。
1. Buffer（缓冲区）
在 NIO 中，所有的数据读写都必须经过 Buffer。它本质上是一块内存区域，但比普通数组更灵活。
- 读写模式：Buffer 维护了 position（当前位置）、limit（限制位置）和 capacity（容量）。读取前需要调用 flip() 切换模式，写入后调用 clear() 重置。
- 类型丰富：除了 ByteBuffer，还有 CharBuffer、IntBuffer 等，方便处理不同数据类型。
2. Channel（通道）
Channel 类似于 IO 流，但它是双向的。你可以同时从 Channel 读数据和写数据。常见的有 FileChannel、SocketChannel 和 ServerSocketChannel。
- 非阻塞特性：当 Channel 处于非阻塞模式时，如果当前没有数据可读，read() 方法会立即返回，而不是挂起线程等待。
3. Selector（选择器）
这是 NIO 的灵魂。Selector 负责轮询一组 Channel 的事件状态（如连接、读、写）。
- 事件驱动：只有当某个 Channel 就绪时，Selector 才会通知你进行处理。这避免了轮询所有连接的开销。
- 多路复用：一个线程可以通过 Selector 监控多个 Channel，极大降低了线程上下文切换的成本。
服务端编程实战
下面是一个简单的 NIO 服务端示例，展示了如何绑定端口并监听连接请求。注意观察 Selector 的循环逻辑。
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class NioServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建 ServerSocketChannel 并设置为非阻塞
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.configureBlocking();
serverChannel.bind( ());
Selector.open();
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
System.out.println();
() {
selector.select();
Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iterator = selectedKeys.iterator();
(iterator.hasNext()) {
iterator.next();
iterator.remove();
(key.isAcceptable()) {
(ServerSocketChannel) key.channel();
ssc.accept();
sc.configureBlocking();
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
System.out.println();
}
(key.isReadable()) {
(SocketChannel) key.channel();
System.out.println();
}
}
}
}
}
