2.3.1 NIO類庫簡介
新的輸入/輸出（NIO）庫是在JDK 1.4中引入的。NIO彌補了原來同步阻塞I/O的不足，它在標準Java代碼中提供了高速的、面向塊的I/O。通過定義包含數據的類，以及通過以塊的形式處理這些數據，NIO不用使用本機代碼就可以利用低級優化，這是原來的I/O包所無法做到的。下面我們對NIO的一些概念和功能做下簡單介紹，以便大家能夠快速地了解NIO類庫和相關概念。
1.緩沖區Buffer
我們首先介紹緩沖區（Buffer）的概念，Buffer是一個對象，它包含一些要寫入或者要讀出的數據。在NIO類庫中加入Buffer對象，體現了新庫與原I/O的一個重要區別。在面向流的I/O中，可以將數據直接寫入或者將數據直接讀到Stream對象中。
在NIO庫中，所有數據都是用緩沖區處理的。在讀取數據時，它是直接讀到緩沖區中的；在寫入數據時，寫入到緩沖區中。任何時候訪問NIO中的數據，都是通過緩沖區進行操作。
緩沖區實質上是一個數組。通常它是一個字節數組（ByteBuffer），也可以使用其他種類的數組。但是一個緩沖區不僅僅是一個數組，緩沖區提供了對數據的結構化訪問以及維護讀寫位置（limit）等信息。
最常用的緩沖區是ByteBuffer，一個ByteBuffer提供了一組功能用于操作byte數組。除了ByteBuffer，還有其他的一些緩沖區，事實上，每一種Java基本類型（除了Boolean類型）都對應有一種緩沖區，具體如下。
◎ ByteBuffer：字節緩沖區
◎ CharBuffer：字符緩沖區
◎ ShortBuffer：短整型緩沖區
◎ IntBuffer：整形緩沖區
◎ LongBuffer：長整形緩沖區
◎ FloatBuffer：浮點型緩沖區
◎ DoubleBuffer：雙精度浮點型緩沖區
緩沖區的類圖繼承關系如圖2-8所示。
圖2-8 Buffer繼承關系圖
每一個Buffer類都是Buffer接口的一個子實例。除了ByteBuffer，每一個 Buffer類都有完全一樣的操作，只是它們所處理的數據類型不一樣。因為大多數標準I/O操作都使用ByteBuffer，所以它除了具有一般緩沖區的操作之外還提供一些特有的操作，方便網絡讀寫。
2.通道Channel
Channel是一個通道，可以通過它讀取和寫入數據，它就像自來水管一樣，網絡數據通過Channel讀取和寫入。通道與流的不同之處在于通道是雙向的，流只是在一個方向上移動（一個流必須是InputStream或者OutputStream的子類），而且通道可以用于讀、寫或者同時用于讀寫。
因為Channel是全雙工的，所以它可以比流更好地映射底層操作系統的API。特別是在UNIX網絡編程模型中，底層操作系統的通道都是全雙工的，同時支持讀寫操作。
Channel的類圖繼承關系如圖2-9所示。
自頂向下看，前三層主要是Channel接口，用于定義它的功能，后面是一些具體的功能類（抽象類），從類圖可以看出，實際上Channel可以分為兩大類：分別是用于網絡讀寫的SelectableChannel和用于文件操作的FileChannel。
本書涉及的ServerSocketChannel和SocketChannel都是SelectableChannel的子類，關于它們的具體用法將在后續的代碼中體現。
圖2-9 Channel繼承關系類圖
3.多路復用器Selector
在本節中，我們將探索多路復用器Selector，它是Java NIO編程的基礎，熟練地掌握Selector對于掌握NIO編程至關重要。多路復用器提供選擇已經就緒的任務的能力。簡單來講，Selector會不斷地輪詢注冊在其上的Channel，如果某個Channel上面有新的TCP連接接入、讀和寫事件，這個Channel就處于就緒狀態，會被Selector輪詢出來，然后通過SelectionKey可以獲取就緒Channel的集合，進行后續的I/O操作。
一個多路復用器Selector可以同時輪詢多個Channel，由于JDK使用了epoll()代替傳統的select實現，所以它并沒有最大連接句柄1024/2048的限制。這也就意味著只需要一個線程負責Selector的輪詢，就可以接入成千上萬的客戶端，這確實是個非常巨大的進步。
下面，我們通過NIO編程的序列圖和源碼分析來熟悉相關的概念，以便鞏固我們前面所學的NIO基礎知識。