IO和NIO的本質與區別

1、IO的本質

　　要了解IO和NIO，我們先從計算機原理上來看一下IO是什么?

　　　　IO本質上就是對內存的操作，將數據流寫入內存就是Input，從內存寫出數據流就是Output。

　　　　IO有五種模型：阻塞IO、非阻塞IO、IO多路復用、信號驅動IO、異步IO。

　　我們來看下Java應用程序在系統中的IO是什么樣的？

　　　　系統分為用戶空間和內核空間，Java應用運行在用戶空間，因為對所有外部數據的處理都是由系統內核來實現的，對於Java應用程序來說，只是調用操作系統中相應的接口方法，從而和外部數據進行交互。

　　　　　　

 

　　說完這一點我們再了解兩個概念：DMA（也叫協處理器）和虛擬地址空間

　　DMA其實就是替CPU分擔IO操作的，因為IO會存在較多的等待時間，所以由DMA來處理IO操作，從而讓CPU更多地去處理計算任務。

　　虛擬地址空間：是實際物理地址的映射，是為了不同程序之間的互相隔離和保證程序中地址的確定性。

2、IO和NIO的區別

　　　　先看下二者主要區別：

IO	NIO
面向流	面向緩沖
阻塞	非阻塞
無	選擇器

（1）面向流與面向緩沖

　　Java IO面向流意味着每次從流中讀一個或多個字節，直至讀取所有字節，數據沒有被緩存在任何地方。此外，它不能前后移動流中的數據。Java NIO將數據讀取緩沖區，可以更方便地處理數據。

（2）阻塞與非阻塞

　　Java IO中，當一個線程調用 read() 或 write() 方法時，該線程會被阻塞，直到完成數據的讀取或寫入。Java NIO的非阻塞模式，使一個線程從一個通道來讀寫數據，有數據就讀取，沒有也不會阻塞而是可以處理其他邏輯。寫數據時不用等到完全寫入，寫的時候也可以處理其他邏輯。線程通常將非阻塞IO的空閑時間用於在其它通道上執行IO操作，所以一個單獨的線程現在可以管理多個輸入和輸出通道。

（3）選擇器（Selector）

　　Java NIO的選擇器允許一個單獨的線程來監視多個輸入通道，可以注冊多個通道使用一個選擇器，然后使用一個單獨的線程來“選擇”通道：這些通道里已經有可以處理的輸入，或者選擇已准備寫入的通道。這種選擇機制，使得一個單獨的線程很容易來管理多個通道。

3、IO和NIO的使用

（1）IO的使用

　　Java IO中分為DataOutPut和DataInPut，分別對應IO的out和in。

　　DataOutPut有三大類，分別是Writer，OutputStream和ObjectOutput。

　　DataInput也有三大類，分別是ObjectInput，InputStream和Reader。

InputStream input = ... ; // 磁盤流或網絡流   

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));   

String nameLine   = reader.readLine(); 

（2）NIO的使用

　　Java NIO需要將數據通過通道讀取到緩沖區中。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);   

int bytesRead = inChannel.read(buffer);   

while(! bufferFull(bytesRead) ) {   
       bytesRead = inChannel.read(buffer);   
}