Java NIO和IO的區別

2019-11-26 15:29:37

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供稿：網友

下表總結了Java NIO和IO之間的主要差別，我會更詳細地描述表中每部分的差異。

IO                NIO
面向流            面向緩沖
阻塞IO            非阻塞IO
無                選擇器

面向流與面向緩沖

Java NIO和IO之間第一個最大的區別是，IO是面向流的，NIO是面向緩沖區的。 Java IO面向流意味著每次從流中讀一個或多個字節，直至讀取所有字節，它們沒有被緩存在任何地方。此外，它不能前后移動流中的數據。如果需要前后移動從流中讀取的數據，需要先將它緩存到一個緩沖區。 Java NIO的緩沖導向方法略有不同。數據讀取到一個它稍后處理的緩沖區，需要時可在緩沖區中前后移動。這就增加了處理過程中的靈活性。但是，還需要檢查是否該緩沖區中包含所有您需要處理的數據。而且，需確保當更多的數據讀入緩沖區時，不要覆蓋緩沖區里尚未處理的數據。

阻塞與非阻塞IO

Java IO的各種流是阻塞的。這意味著，當一個線程調用read() 或 write()時，該線程被阻塞，直到有一些數據被讀取，或數據完全寫入。該線程在此期間不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一個線程從某通道發送請求讀取數據，但是它僅能得到目前可用的數據，如果目前沒有數據可用時，就什么都不會獲取。而不是保持線程阻塞，所以直至數據變的可以讀取之前，該線程可以繼續做其他的事情。非阻塞寫也是如此。一個線程請求寫入一些數據到某通道，但不需要等待它完全寫入，這個線程同時可以去做別的事情。線程通常將非阻塞IO的空閑時間用于在其它通道上執行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（channel）。

選擇器（Selectors）

Java NIO的選擇器允許一個單獨的線程來監視多個輸入通道，你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，或者選擇已準備寫入的通道。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。

NIO和IO如何影響應用程序的設計

無論您選擇IO或NIO工具箱，可能會影響您應用程序設計的以下幾個方面：

1.對NIO或IO類的API調用。
2.數據處理。
3.用來處理數據的線程數。

API調用

當然，使用NIO的API調用時看起來與使用IO時有所不同，但這并不意外，因為并不是僅從一個InputStream逐字節讀取，而是數據必須先讀入緩沖區再處理。

數據處理

使用純粹的NIO設計相較IO設計，數據處理也受到影響。

在IO設計中，我們從InputStream或 Reader逐字節讀取數據。假設你正在處理一基于行的文本數據流，例如：

復制代碼代碼如下:

Name: Anna
Age: 25
Email: anna@mailserver.com
Phone: 1234567890

該文本行的流可以這樣處理：

復制代碼代碼如下:

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

String nameLine   = reader.readLine();
String ageLine    = reader.readLine();
String emailLine  = reader.readLine();
String phoneLine  = reader.readLine();

請注意處理狀態由程序執行多久決定。換句話說，一旦reader.readLine()方法返回，你就知道肯定文本行就已讀完， readline()阻塞直到整行讀完，這就是原因。你也知道此行包含名稱；同樣，第二個readline()調用返回的時候，你知道這行包含年齡等。正如你可以看到，該處理程序僅在有新數據讀入時運行，并知道每步的數據是什么。一旦正在運行的線程已處理過讀入的某些數據，該線程不會再回退數據（大多如此）。下圖也說明了這條原則：

（Java IO: 從一個阻塞的流中讀數據）而一個NIO的實現會有所不同，下面是一個簡單的例子：

復制代碼代碼如下:

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buffer);

注意第二行，從通道讀取字節到ByteBuffer。當這個方法調用返回時，你不知道你所需的所有數據是否在緩沖區內。你所知道的是，該緩沖區包含一些字節，這使得處理有點困難。
假設第一次 read(buffer)調用后，讀入緩沖區的數據只有半行，例如，“Name:An”，你能處理數據嗎？顯然不能，需要等待，直到整行數據讀入緩存，在此之前，對數據的任何處理毫無意義。

所以，你怎么知道是否該緩沖區包含足夠的數據可以處理呢？好了，你不知道。發現的方法只能查看緩沖區中的數據。其結果是，在你知道所有數據都在緩沖區里之前，你必須檢查幾次緩沖區的數據。這不僅效率低下，而且可以使程序設計方案雜亂不堪。例如：

復制代碼代碼如下:

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buffer);

while(! bufferFull(bytesRead) ) {

bytesRead = inChannel.read(buffer);

}

bufferFull()方法必須跟蹤有多少數據讀入緩沖區，并返回真或假，這取決于緩沖區是否已滿。換句話說，如果緩沖區準備好被處理，那么表示緩沖區滿了。

bufferFull()方法掃描緩沖區，但必須保持在bufferFull（）方法被調用之前狀態相同。如果沒有，下一個讀入緩沖區的數據可能無法讀到正確的位置。這是不可能的，但卻是需要注意的又一問題。

如果緩沖區已滿，它可以被處理。如果它不滿，并且在你的實際案例中有意義，你或許能處理其中的部分數據。但是許多情況下并非如此。下圖展示了“緩沖區數據循環就緒”：

3) 用來處理數據的線程數