NIO API 主要集中在 java.nio 和它的 subpackages 中：

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java.nio

定義了 Buffer 及其數(shù)據(jù)類(lèi)型相關(guān)的子類(lèi)。其中被 java.nio.channels 中的類(lèi)用來(lái)進(jìn)行 IO 操作的 ByteBuffer 的作用非常重要。

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java.nio.channels

定義了一系列處理 IO 的 Channel 接口以及這些接口在文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊上的實(shí)現(xiàn)。通過(guò) Selector 這個(gè)類(lèi)，還提供了進(jìn)行非阻塞 IO 操作的辦法。這個(gè)包可以說(shuō)是 NIO API 的核心。

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java.nio.channels.spi

定義了可用來(lái)實(shí)現(xiàn) channel 和 selector API 的抽象類(lèi)。

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java.nio.charset

?????? 定義了處理字符編碼和解碼的類(lèi)。

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java.nio.charset.spi

?????? 定義了可用來(lái)實(shí)現(xiàn) charset API 的抽象類(lèi)。

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java.nio.channels.spi 和 java.nio.charset.spi 這兩個(gè)包主要被用來(lái)對(duì)現(xiàn)有 NIO API 進(jìn)行擴(kuò)展，在實(shí)際的使用中，我們一般只和另外的 3 個(gè)包打交道。下面將對(duì)這 3 個(gè)包一一介紹。

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Package java.nio

這個(gè)包主要定義了 Buffer 及其子類(lèi)。 Buffer 定義了一個(gè)線(xiàn)性存放 primitive type 數(shù)據(jù)的容器接口。對(duì)于除 boolean 以外的其他 primitive type ，都有一個(gè)相應(yīng)的 Buffer 子類(lèi)， ByteBuffer 是其中最重要的一個(gè)子類(lèi)。

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下面這張 UML 類(lèi)圖描述了 java.nio 中的類(lèi)的關(guān)系：

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Buffer

定義了一個(gè)可以線(xiàn)性存放 primitive type 數(shù)據(jù)的容器接口。 Buffer 主要包含了與類(lèi)型（ byte, char… ）無(wú)關(guān)的功能。值得注意的是 Buffer 及其子類(lèi)都不是線(xiàn)程安全的。

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每個(gè) Buffer 都有以下的屬性：

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capacity

這個(gè) Buffer 最多能放多少數(shù)據(jù)。 capacity 一般在 buffer 被創(chuàng)建的時(shí)候指定。

limit

在 Buffer 上進(jìn)行的讀寫(xiě)操作都不能越過(guò)這個(gè)下標(biāo)。當(dāng)寫(xiě)數(shù)據(jù)到 buffer 中時(shí)， limit 一般和 capacity 相等，當(dāng)讀數(shù)據(jù)時(shí)， limit 代表 buffer 中有效數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。

position

讀 / 寫(xiě)操作的當(dāng)前下標(biāo)。當(dāng)使用 buffer 的相對(duì)位置進(jìn)行讀 / 寫(xiě)操作時(shí)，讀 / 寫(xiě)會(huì)從這個(gè)下標(biāo)進(jìn)行，并在操作完成后， buffer 會(huì)更新下標(biāo)的值。

mark

一個(gè)臨時(shí)存放的位置下標(biāo)。調(diào)用 mark() 會(huì)將 mark 設(shè)為當(dāng)前的 position 的值，以后調(diào)用 reset() 會(huì)將 position 屬性設(shè)置為 mark 的值。 mark 的值總是小于等于 position 的值，如果將 position 的值設(shè)的比 mark 小，當(dāng)前的 mark 值會(huì)被拋棄掉。

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這些屬性總是滿(mǎn)足以下條件：

0 <= mark <= position <= limit <= capacity

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limit 和 position 的值除了通過(guò) limit() 和 position() 函數(shù)來(lái)設(shè)置，也可以通過(guò)下面這些函數(shù)來(lái)改變：

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Buffer clear()

把 position 設(shè)為 0 ，把 limit 設(shè)為 capacity ，一般在把數(shù)據(jù)寫(xiě)入 Buffer 前調(diào)用。

Buffer flip()

把 limit 設(shè)為當(dāng)前 position ，把 position 設(shè)為 0 ，一般在從 Buffer 讀出數(shù)據(jù)前調(diào)用。

Buffer rewind()

把 position 設(shè)為 0 ， limit 不變，一般在把數(shù)據(jù)重寫(xiě)入 Buffer 前調(diào)用。

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Buffer 對(duì)象有可能是只讀的，這時(shí)，任何對(duì)該對(duì)象的寫(xiě)操作都會(huì)觸發(fā)一個(gè) ReadOnlyBufferException 。 isReadOnly() 方法可以用來(lái)判斷一個(gè) Buffer 是否只讀。

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ByteBuffer

在 Buffer 的子類(lèi)中， ByteBuffer 是一個(gè)地位較為特殊的類(lèi)，因?yàn)樵?/span> java.io.channels 中定義的各種 channel 的 IO 操作基本上都是圍繞 ByteBuffer 展開(kāi)的。

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ByteBuffer 定義了 4 個(gè) static 方法來(lái)做創(chuàng)建工作：

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ByteBuffer allocate(int capacity)

創(chuàng)建一個(gè)指定 capacity 的 ByteBuffer 。

ByteBuffer allocateDirect(int capacity)

創(chuàng)建一個(gè) direct 的 ByteBuffer ，這樣的 ByteBuffer 在參與 IO 操作時(shí)性能會(huì)更好（很有可能是在底層的實(shí)現(xiàn)使用了 DMA 技術(shù)），相應(yīng)的，創(chuàng)建和回收 direct 的 ByteBuffer 的代價(jià)也會(huì)高一些。 isDirect() 方法可以檢查一個(gè) buffer 是否是 direct 的。

ByteBuffer wrap(byte [] array)

ByteBuffer wrap(byte [] array, int offset, int length)

把一個(gè) byte 數(shù)組或 byte 數(shù)組的一部分包裝成 ByteBuffer 。

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ByteBuffer 定義了一系列 get 和 put 操作來(lái)從中讀寫(xiě) byte 數(shù)據(jù)，如下面幾個(gè)：

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byte get()

ByteBuffer get(byte [] dst)

byte get(int index)

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ByteBuffer put(byte b)

ByteBuffer put(byte [] src)

ByteBuffer put(int index, byte b)

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這些操作可分為絕對(duì)定位和相對(duì)定為兩種，相對(duì)定位的讀寫(xiě)操作依靠 position 來(lái)定位 Buffer 中的位置，并在操作完成后會(huì)更新 position 的值。

在其它類(lèi)型的 buffer 中，也定義了相同的函數(shù)來(lái)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，唯一不同的就是一些參數(shù)和返回值的類(lèi)型。

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除了讀寫(xiě) byte 類(lèi)型數(shù)據(jù)的函數(shù)， ByteBuffer 的一個(gè)特別之處是它還定義了讀寫(xiě)其它 primitive 數(shù)據(jù)的方法，如：

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int getInt()

?????? 從 ByteBuffer 中讀出一個(gè) int 值。

ByteBuffer putInt(int value)

?????? 寫(xiě)入一個(gè) int 值到 ByteBuffer 中。

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讀寫(xiě)其它類(lèi)型的數(shù)據(jù)牽涉到字節(jié)序問(wèn)題， ByteBuffer 會(huì)按其字節(jié)序（大字節(jié)序或小字節(jié)序）寫(xiě)入或讀出一個(gè)其它類(lèi)型的數(shù)據(jù)（ int,long… ）。字節(jié)序可以用 order 方法來(lái)取得和設(shè)置：

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ByteOrder order()

?????? 返回 ByteBuffer 的字節(jié)序。

ByteBuffer order(ByteOrder bo)

?????? 設(shè)置 ByteBuffer 的字節(jié)序。

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ByteBuffer 另一個(gè)特別的地方是可以在它的基礎(chǔ)上得到其它類(lèi)型的 buffer 。如：

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CharBuffer asCharBuffer()

為當(dāng)前的 ByteBuffer 創(chuàng)建一個(gè) CharBuffer 的視圖。在該視圖 buffer 中的讀寫(xiě)操作會(huì)按照 ByteBuffer 的字節(jié)序作用到 ByteBuffer 中的數(shù)據(jù)上。

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用這類(lèi)方法創(chuàng)建出來(lái)的 buffer 會(huì)從 ByteBuffer 的 position 位置開(kāi)始到 limit 位置結(jié)束，可以看作是這段數(shù)據(jù)的視圖。視圖 buffer 的 readOnly 屬性和 direct 屬性與 ByteBuffer 的一致，而且也只有通過(guò)這種方法，才可以得到其他數(shù)據(jù)類(lèi)型的 direct buffer 。

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ByteOrder

用來(lái)表示 ByteBuffer 字節(jié)序的類(lèi)，可將其看成 java 中的 enum 類(lèi)型。主要定義了下面幾個(gè) static 方法和屬性：

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ByteOrder BIG_ENDIAN

?????? 代表大字節(jié)序的 ByteOrder 。

ByteOrder LITTLE_ENDIAN

?????? 代表小字節(jié)序的 ByteOrder 。

ByteOrder nativeOrder()

?????? 返回當(dāng)前硬件平臺(tái)的字節(jié)序。

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MappedByteBuffer

ByteBuffer 的子類(lèi)，是文件內(nèi)容在內(nèi)存中的映射。這個(gè)類(lèi)的實(shí)例需要通過(guò) FileChannel 的 map() 方法來(lái)創(chuàng)建。

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接下來(lái)看看一個(gè)使用 ByteBuffer 的例子，這個(gè)例子從標(biāo)準(zhǔn)輸入不停地讀入字符，當(dāng)讀滿(mǎn)一行后，將收集的字符寫(xiě)到標(biāo)準(zhǔn)輸出：

??? public static void main(String [] args) ?????? throws IOException ??? { ?????? // 創(chuàng)建一個(gè) capacity 為 256 的 ByteBuffer ?????? ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(256); ?????? while ( true ) { ?????????? // 從標(biāo)準(zhǔn)輸入流讀入一個(gè)字符 ?????????? int c = System.in.read(); ?????????? // 當(dāng)讀到輸入流結(jié)束時(shí)，退出循環(huán) ?????????? if (c == -1) ????????????? break ; ?????????? ?????????? // 把讀入的字符寫(xiě)入 ByteBuffer 中 ?????????? buf.put(( byte ) c); ?????????? // 當(dāng)讀完一行時(shí)，輸出收集的字符 ?????????? if (c == '\n' ) { ????????????? // 調(diào)用 flip() 使 limit 變?yōu)楫?dāng)前的 position 的值 ,position 變?yōu)?/span> 0, ????????????? // 為接下來(lái)從 ByteBuffer 讀取做準(zhǔn)備 ????????????? buf.flip(); ????????????? // 構(gòu)建一個(gè) byte 數(shù)組 ????????????? byte [] content = new byte [buf.limit()]; ????????????? // 從 ByteBuffer 中讀取數(shù)據(jù)到 byte 數(shù)組中 ????????????? buf.get(content); ?????????? ??? // 把 byte 數(shù)組的內(nèi)容寫(xiě)到標(biāo)準(zhǔn)輸出 ????????????? System.out.print( new String(content)); ????????????? // 調(diào)用 clear() 使 position 變?yōu)?/span> 0,limit 變?yōu)?/span> capacity 的值， ????????????? // 為接下來(lái)寫(xiě)入數(shù)據(jù)到 ByteBuffer 中做準(zhǔn)備 ????????????? buf.clear(); ?????????? } ?????? } ??? }

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Package java.nio.channels

這個(gè)包定義了 Channel 的概念， Channel 表現(xiàn)了一個(gè)可以進(jìn)行 IO 操作的通道（比如，通過(guò) FileChannel ，我們可以對(duì)文件進(jìn)行讀寫(xiě)操作）。 java.nio.channels 包含了文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊相關(guān)的 channel 類(lèi)。這個(gè)包通過(guò) Selector 和 SelectableChannel 這兩個(gè)類(lèi)，還定義了一個(gè)進(jìn)行非阻塞（ non-blocking ） IO 操作的 API ，這對(duì)需要高性能 IO 的應(yīng)用非常重要。

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下面這張 UML 類(lèi)圖描述了 java.nio.channels 中 interface 的關(guān)系：

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Channel

Channel 表現(xiàn)了一個(gè)可以進(jìn)行 IO 操作的通道，該 interface 定義了以下方法：

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boolean isOpen()

?????? 該 Channel 是否是打開(kāi)的。

void close()

?????? 關(guān)閉這個(gè) Channel ，相關(guān)的資源會(huì)被釋放。

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ReadableByteChannel

定義了一個(gè)可從中讀取 byte 數(shù)據(jù)的 channel interface 。

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int read(ByteBuffer dst)

從 channel 中讀取 byte 數(shù)據(jù)并寫(xiě)到 ByteBuffer 中。返回讀取的 byte 數(shù)。

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WritableByteChannel

定義了一個(gè)可向其寫(xiě) byte 數(shù)據(jù)的 channel interface 。

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int write(ByteBuffer src)

?????? 從 ByteBuffer 中讀取 byte 數(shù)據(jù)并寫(xiě)到 channel 中。返回寫(xiě)出的 byte 數(shù)。

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ByteChannel

ByteChannel 并沒(méi)有定義新的方法，它的作用只是把 ReadableByteChannel 和 WritableByteChannel 合并在一起。

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ScatteringByteChannel

繼承了 ReadableByteChannel 并提供了同時(shí)往幾個(gè) ByteBuffer 中寫(xiě)數(shù)據(jù)的能力。

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GatheringByteChannel

繼承了 WritableByteChannel 并提供了同時(shí)從幾個(gè) ByteBuffer 中讀數(shù)據(jù)的能力。

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InterruptibleChannel

用來(lái)表現(xiàn)一個(gè)可以被異步關(guān)閉的 Channel 。這表現(xiàn)在兩方面：

1．??? 當(dāng)一個(gè) InterruptibleChannel 的 close() 方法被調(diào)用時(shí)，其它 block 在這個(gè) InterruptibleChannel 的 IO 操作上的線(xiàn)程會(huì)接收到一個(gè) AsynchronousCloseException 。

2．??? 當(dāng)一個(gè)線(xiàn)程 block 在 InterruptibleChannel 的 IO 操作上時(shí)，另一個(gè)線(xiàn)程調(diào)用該線(xiàn)程的 interrupt() 方法會(huì)導(dǎo)致 channel 被關(guān)閉，該線(xiàn)程收到一個(gè) ClosedByInterruptException ，同時(shí)線(xiàn)程的 interrupt 狀態(tài)會(huì)被設(shè)置。

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接下來(lái)的這張 UML 類(lèi)圖描述了 java.nio.channels 中類(lèi)的關(guān)系：

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非阻塞 IO

非阻塞 IO 的支持可以算是 NIO API 中最重要的功能，非阻塞 IO 允許應(yīng)用程序同時(shí)監(jiān)控多個(gè) channel 以提高性能，這一功能是通過(guò) Selector ， SelectableChannel 和 SelectionKey 這 3 個(gè)類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

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SelectableChannel 代表了可以支持非阻塞 IO 操作的 channel ，可以將其注冊(cè)在 Selector 上，這種注冊(cè)的關(guān)系由 SelectionKey 這個(gè)類(lèi)來(lái)表現(xiàn)（見(jiàn) UML 圖）。 Selector 這個(gè)類(lèi)通過(guò) select() 函數(shù)，給應(yīng)用程序提供了一個(gè)可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè) IO channel 的方法：

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應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用 select() 函數(shù)，讓 Selector 監(jiān)控注冊(cè)在其上的多個(gè) SelectableChannel ，當(dāng)有 channel 的 IO 操作可以進(jìn)行時(shí)， select() 方法就會(huì)返回以讓?xiě)?yīng)用程序檢查 channel 的狀態(tài)，并作相應(yīng)的處理。

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下面是 JDK 1.4 中非阻塞 IO 的一個(gè)例子，這段 code 使用了非阻塞 IO 實(shí)現(xiàn)了一個(gè) time server ：

??? private static void acceptConnections( int port) throws Exception { ?????? // 打開(kāi)一個(gè) Selector ?????? Selector acceptSelector = ?????????? SelectorProvider.provider().openSelector(); ? ?????? // 創(chuàng)建一個(gè) ServerSocketChannel ，這是一個(gè) SelectableChannel 的子類(lèi) ?????? ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open(); ?????? // 將其設(shè)為 non-blocking 狀態(tài)，這樣才能進(jìn)行非阻塞 IO 操作 ?????? ssc.configureBlocking( false ); ? ?????? // 給 ServerSocketChannel 對(duì)應(yīng)的 socket 綁定 IP 和端口 ?????? InetAddress lh = InetAddress.getLocalHost(); ?????? InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(lh, port); ?????? ssc.socket().bind(isa); ? ?????? // 將 ServerSocketChannel 注冊(cè)到 Selector 上，返回對(duì)應(yīng)的 SelectionKey ?????? SelectionKey acceptKey = ?????????? ssc.register(acceptSelector, SelectionKey.OP_ACCEPT); ? ?????? int keysAdded = 0; ? ?????? // 用 select() 函數(shù)來(lái)監(jiān)控注冊(cè)在 Selector 上的 SelectableChannel ?????? // 返回值代表了有多少 channel 可以進(jìn)行 IO 操作 (ready for IO) ?????? while ((keysAdded = acceptSelector.select()) > 0) { ?????????? // selectedKeys() 返回一個(gè) SelectionKey 的集合， ?????????? // 其中每個(gè) SelectionKey 代表了一個(gè)可以進(jìn)行 IO 操作的 channel 。 ?????????? // 一個(gè) ServerSocketChannel 可以進(jìn)行 IO 操作意味著有新的 TCP 連接連入了 ?????????? Set readyKeys = acceptSelector.selectedKeys(); ?????????? Iterator i = readyKeys.iterator(); ? ?????????? while (i.hasNext()) { ????????????? SelectionKey sk = (SelectionKey) i.next(); ????????????? // 需要將處理過(guò)的 key 從 selectedKeys 這個(gè)集合中刪除 ????????????? i.remove(); ????????????? // 從 SelectionKey 得到對(duì)應(yīng)的 channel ????????????? ServerSocketChannel nextReady = ????????????????? (ServerSocketChannel) sk.channel(); ????????????? // 接受新的 TCP 連接 ????????????? Socket s = nextReady.accept().socket(); ????????????? // 把當(dāng)前的時(shí)間寫(xiě)到這個(gè)新的 TCP 連接中 ????????????? PrintWriter out = ????????????????? new PrintWriter(s.getOutputStream(), true ); ????????????? Date now = new Date(); ????????????? out.println(now); ????????????? // 關(guān)閉連接 ????????????? out.close(); ?????????? } ?????? } ??? }

這是個(gè)純粹用于演示的例子，因?yàn)橹挥幸粋€(gè) ServerSocketChannel 需要監(jiān)控，所以其實(shí)并不真的需要使用到非阻塞 IO 。不過(guò)正因?yàn)樗暮?jiǎn)單，可以很容易地看清楚非阻塞 IO 是如何工作的。

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SelectableChannel

這個(gè)抽象類(lèi)是所有支持非阻塞 IO 操作的 channel （如 DatagramChannel 、 SocketChannel ）的父類(lèi)。 SelectableChannel 可以注冊(cè)到一個(gè)或多個(gè) Selector 上以進(jìn)行非阻塞 IO 操作。

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SelectableChannel 可以是 blocking 和 non-blocking 模式（所有 channel 創(chuàng)建的時(shí)候都是 blocking 模式），只有 non-blocking 的 SelectableChannel 才可以參與非阻塞 IO 操作。

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SelectableChannel configureBlocking(boolean block)

?????? 設(shè)置 blocking 模式。

boolean isBlocking()

?????? 返回 blocking 模式。

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通過(guò) register() 方法， SelectableChannel 可以注冊(cè)到 Selector 上。

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int validOps()

返回一個(gè) bit mask ，表示這個(gè) channel 上支持的 IO 操作。當(dāng)前在 SelectionKey 中，用靜態(tài)常量定義了 4 種 IO 操作的 bit 值： OP_ACCEPT ， OP_CONNECT ， OP_READ 和 OP_WRITE 。

SelectionKey register(Selector sel, int ops)

將當(dāng)前 channel 注冊(cè)到一個(gè) Selector 上并返回對(duì)應(yīng)的 SelectionKey 。在這以后，通過(guò)調(diào)用 Selector 的 select() 函數(shù)就可以監(jiān)控這個(gè) channel 。 ops 這個(gè)參數(shù)是一個(gè) bit mask ，代表了需要監(jiān)控的 IO 操作。

SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att)

這個(gè)函數(shù)和上一個(gè)的意義一樣，多出來(lái)的 att 參數(shù)會(huì)作為 attachment 被存放在返回的 SelectionKey 中，這在需要存放一些 session state 的時(shí)候非常有用。

boolean isRegistered()

?????? 該 channel 是否已注冊(cè)在一個(gè)或多個(gè) Selector 上。

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SelectableChannel 還提供了得到對(duì)應(yīng) SelectionKey 的方法：

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SelectionKey keyFor(Selector sel)

返回該 channe 在 Selector 上的注冊(cè)關(guān)系所對(duì)應(yīng)的 SelectionKey 。若無(wú)注冊(cè)關(guān)系，返回 null 。

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Selector

Selector 可以同時(shí)監(jiān)控多個(gè) SelectableChannel 的 IO 狀況，是非阻塞 IO 的核心。

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Selector open()

?????? Selector 的一個(gè)靜態(tài)方法，用于創(chuàng)建實(shí)例。

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在一個(gè) Selector 中，有 3 個(gè) SelectionKey 的集合：

1． key set 代表了所有注冊(cè)在這個(gè) Selector 上的 channel ，這個(gè)集合可以通過(guò) keys() 方法拿到。

2． Selected-key set 代表了所有通過(guò) select() 方法監(jiān)測(cè)到可以進(jìn)行 IO 操作的 channel ，這個(gè)集合可以通過(guò) selectedKeys() 拿到。

3． Cancelled-key set 代表了已經(jīng) cancel 了注冊(cè)關(guān)系的 channel ，在下一個(gè) select() 操作中，這些 channel 對(duì)應(yīng)的 SelectionKey 會(huì)從 key set 和 cancelled-key set 中移走。這個(gè)集合無(wú)法直接訪(fǎng)問(wèn)。

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以下是 select() 相關(guān)方法的說(shuō)明：

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int select()

監(jiān)控所有注冊(cè)的 channel ，當(dāng)其中有注冊(cè)的 IO 操作可以進(jìn)行時(shí)，該函數(shù)返回，并將對(duì)應(yīng)的 SelectionKey 加入 selected-key set 。

int select(long timeout)

?????? 可以設(shè)置超時(shí)的 select() 操作。

int selectNow()

?????? 進(jìn)行一個(gè)立即返回的 select() 操作。

Selector wakeup()

?????? 使一個(gè)還未返回的 select() 操作立刻返回。

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SelectionKey

代表了 Selector 和 SelectableChannel 的注冊(cè)關(guān)系。

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Selector 定義了 4 個(gè)靜態(tài)常量來(lái)表示 4 種 IO 操作，這些常量可以進(jìn)行位操作組合成一個(gè) bit mask 。

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int OP_ACCEPT

有新的網(wǎng)絡(luò)連接可以 accept ， ServerSocketChannel 支持這一非阻塞 IO 。

int OP_CONNECT

?????? 代表連接已經(jīng)建立（或出錯(cuò)）， SocketChannel 支持這一非阻塞 IO 。

int OP_READ

int OP_WRITE

?????? 代表了讀、寫(xiě)操作。

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以下是其主要方法：

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Object attachment()

返回 SelectionKey 的 attachment ， attachment 可以在注冊(cè) channel 的時(shí)候指定。

Object attach(Object ob)

?????? 設(shè)置 SelectionKey 的 attachment 。

SelectableChannel channel()

?????? 返回該 SelectionKey 對(duì)應(yīng)的 channel 。

Selector selector()

?????? 返回該 SelectionKey 對(duì)應(yīng)的 Selector 。

void cancel()

?????? cancel 這個(gè) SelectionKey 所對(duì)應(yīng)的注冊(cè)關(guān)系。

int interestOps()

?????? 返回代表需要 Selector 監(jiān)控的 IO 操作的 bit mask 。

SelectionKey interestOps(int ops)

?????? 設(shè)置 interestOps 。

int readyOps()

?????? 返回一個(gè) bit mask ，代表在相應(yīng) channel 上可以進(jìn)行的 IO 操作。

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ServerSocketChannel

支持非阻塞操作，對(duì)應(yīng)于 java.net.ServerSocket 這個(gè)類(lèi)，提供了 TCP 協(xié)議 IO 接口，支持 OP_ACCEPT 操作。

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ServerSocket socket()

?????? 返回對(duì)應(yīng)的 ServerSocket 對(duì)象。

SocketChannel accept()

?????? 接受一個(gè)連接，返回代表這個(gè)連接的 SocketChannel 對(duì)象。

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SocketChannel

支持非阻塞操作，對(duì)應(yīng)于 java.net.Socket 這個(gè)類(lèi)，提供了 TCP 協(xié)議 IO 接口，支持 OP_CONNECT ， OP_READ 和 OP_WRITE 操作。這個(gè)類(lèi)還實(shí)現(xiàn)了 ByteChannel ， ScatteringByteChannel 和 GatheringByteChannel 接口。

DatagramChannel 和這個(gè)類(lèi)比較相似，其對(duì)應(yīng)于 java.net.DatagramSocket ，提供了 UDP 協(xié)議 IO 接口。

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Socket socket()

?????? 返回對(duì)應(yīng)的 Socket 對(duì)象。

boolean connect(SocketAddress remote)

boolean finishConnect()

connect() 進(jìn)行一個(gè)連接操作。如果當(dāng)前 SocketChannel 是 blocking 模式，這個(gè)函數(shù)會(huì)等到連接操作完成或錯(cuò)誤發(fā)生才返回。如果當(dāng)前 SocketChannel 是 non-blocking 模式，函數(shù)在連接能立刻被建立時(shí)返回 true ，否則函數(shù)返回 false ，應(yīng)用程序需要在以后用 finishConnect() 方法來(lái)完成連接操作。

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Pipe

包含了一個(gè)讀和一個(gè)寫(xiě)的 channel(Pipe.SourceChannel 和 Pipe.SinkChannel) ，這對(duì) channel 可以用于進(jìn)程中的通訊。

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FileChannel

用于對(duì)文件的讀、寫(xiě)、映射、鎖定等操作。和映射操作相關(guān)的類(lèi)有 FileChannel.MapMode ，和鎖定操作相關(guān)的類(lèi)有 FileLock 。值得注意的是 FileChannel 并不支持非阻塞操作。

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Channels

這個(gè)類(lèi)提供了一系列 static 方法來(lái)支持 stream 類(lèi)和 channel 類(lèi)之間的互操作。這些方法可以將 channel 類(lèi)包裝為 stream 類(lèi)，比如，將 ReadableByteChannel 包裝為 InputStream 或 Reader ；也可以將 stream 類(lèi)包裝為 channel 類(lèi)，比如，將 OutputStream 包裝為 WritableByteChannel 。

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Package java.nio.charset

這個(gè)包定義了 Charset 及相應(yīng)的 encoder 和 decoder 。下面這張 UML 類(lèi)圖描述了這個(gè)包中類(lèi)的關(guān)系，可以將其中 Charset ， CharsetDecoder 和 CharsetEncoder 理解成一個(gè) Abstract Factory 模式的實(shí)現(xiàn)：

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Charset

代表了一個(gè)字符集，同時(shí)提供了 factory method 來(lái)構(gòu)建相應(yīng)的 CharsetDecoder 和 CharsetEncoder 。

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Charset 提供了以下 static 的方法：

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SortedMap availableCharsets()

?????? 返回當(dāng)前系統(tǒng)支持的所有 Charset 對(duì)象，用 charset 的名字作為 set 的 key 。

boolean isSupported(String charsetName)

?????? 判斷該名字對(duì)應(yīng)的字符集是否被當(dāng)前系統(tǒng)支持。

Charset forName(String charsetName)

?????? 返回該名字對(duì)應(yīng)的 Charset 對(duì)象。

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Charset 中比較重要的方法有：

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String name()

?????? 返回該字符集的規(guī)范名。

Set aliases()

?????? 返回該字符集的所有別名。

CharsetDecoder newDecoder()

?????? 創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)于這個(gè) Charset 的 decoder 。

CharsetEncoder newEncoder()

?????? 創(chuàng)建一個(gè)對(duì)應(yīng)于這個(gè) Charset 的 encoder 。

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CharsetDecoder

將按某種字符集編碼的字節(jié)流解碼為 unicode 字符數(shù)據(jù)的引擎。

?

CharsetDecoder 的輸入是 ByteBuffer ，輸出是 CharBuffer 。進(jìn)行 decode 操作時(shí)一般按如下步驟進(jìn)行：

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1． 調(diào)用 CharsetDecoder 的 reset() 方法。（第一次使用時(shí)可不調(diào)用）

2． 調(diào)用 decode() 方法 0 到 n 次，將 endOfInput 參數(shù)設(shè)為 false ，告訴 decoder 有可能還有新的數(shù)據(jù)送入。

3． 調(diào)用 decode() 方法最后一次，將 endOfInput 參數(shù)設(shè)為 true ，告訴 decoder 所有數(shù)據(jù)都已經(jīng)送入。

4． 調(diào)用 decoder 的 flush() 方法。讓 decoder 有機(jī)會(huì)把一些內(nèi)部狀態(tài)寫(xiě)到輸出的 CharBuffer 中。

?

CharsetDecoder reset()

?????? 重置 decoder ，并清除 decoder 中的一些內(nèi)部狀態(tài)。

CoderResult decode(ByteBuffer in, CharBuffer out, boolean endOfInput)

從 ByteBuffer 類(lèi)型的輸入中 decode 盡可能多的字節(jié)，并將結(jié)果寫(xiě)到 CharBuffer 類(lèi)型的輸出中。根據(jù) decode 的結(jié)果，可能返回 3 種 CoderResult ： CoderResult.UNDERFLOW 表示已經(jīng)沒(méi)有輸入可以 decode ； CoderResult.OVERFLOW 表示輸出已滿(mǎn)；其它的 CoderResult 表示 decode 過(guò)程中有錯(cuò)誤發(fā)生。根據(jù)返回的結(jié)果，應(yīng)用程序可以采取相應(yīng)的措施，比如，增加輸入，清除輸出等等，然后再次調(diào)用 decode() 方法。

CoderResult flush(CharBuffer out)

有些 decoder 會(huì)在 decode 的過(guò)程中保留一些內(nèi)部狀態(tài)，調(diào)用這個(gè)方法讓這些 decoder 有機(jī)會(huì)將這些內(nèi)部狀態(tài)寫(xiě)到輸出的 CharBuffer 中。調(diào)用成功返回 CoderResult.UNDERFLOW 。如果輸出的空間不夠，該函數(shù)返回 CoderResult.OVERFLOW ，這時(shí)應(yīng)用程序應(yīng)該擴(kuò)大輸出 CharBuffer 的空間，然后再次調(diào)用該方法。

CharBuffer decode(ByteBuffer in)

一個(gè)便捷的方法把 ByteBuffer 中的內(nèi)容 decode 到一個(gè)新創(chuàng)建的 CharBuffer 中。在這個(gè)方法中包括了前面提到的 4 個(gè)步驟，所以不能和前 3 個(gè)函數(shù)一起使用。

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decode 過(guò)程中的錯(cuò)誤有兩種： malformed-input CoderResult 表示輸入中數(shù)據(jù)有誤； unmappable-character CoderResult 表示輸入中有數(shù)據(jù)無(wú)法被解碼成 unicode 的字符。如何處理 decode 過(guò)程中的錯(cuò)誤取決于 decoder 的設(shè)置。對(duì)于這兩種錯(cuò)誤， decoder 可以通過(guò) CodingErrorAction 設(shè)置成：

1． 忽略錯(cuò)誤

2． 報(bào)告錯(cuò)誤。（這會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)， decode() 方法返回一個(gè)表示該錯(cuò)誤的 CoderResult 。）

3． 替換錯(cuò)誤，用 decoder 中的替換字串替換掉有錯(cuò)誤的部分。

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CodingErrorAction malformedInputAction()

?????? 返回 malformed-input 的出錯(cuò)處理。

CharsetDecoder onMalformedInput(CodingErrorAction newAction)

?????? 設(shè)置 malformed-input 的出錯(cuò)處理。

CodingErrorAction unmappableCharacterAction()

?????? 返回 unmappable-character 的出錯(cuò)處理。

CharsetDecoder onUnmappableCharacter(CodingErrorAction newAction)

?????? 設(shè)置 unmappable-character 的出錯(cuò)處理。

String replacement()

?????? 返回 decoder 的替換字串。

CharsetDecoder replaceWith(String newReplacement)

?????? 設(shè)置 decoder 的替換字串。

?

CharsetEncoder

將 unicode 字符數(shù)據(jù)編碼為特定字符集的字節(jié)流的引擎。其接口和 CharsetDecoder 相類(lèi)似。

?

CoderResult

描述 encode/decode 操作結(jié)果的類(lèi)。

?

CodeResult 包含兩個(gè) static 成員：

?

CoderResult OVERFLOW

?????? 表示輸出已滿(mǎn)

CoderResult UNDERFLOW

?????? 表示輸入已無(wú)數(shù)據(jù)可用。

?

其主要的成員函數(shù)有：

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boolean isError()

boolean isMalformed()

boolean isUnmappable()

boolean isOverflow()

boolean isUnderflow()

?????? 用于判斷該 CoderResult 描述的錯(cuò)誤。

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int length()

?????? 返回錯(cuò)誤的長(zhǎng)度，比如，無(wú)法被轉(zhuǎn)換成 unicode 的字節(jié)長(zhǎng)度。

void throwException()

?????? 拋出一個(gè)和這個(gè) CoderResult 相對(duì)應(yīng)的 exception 。

?

CodingErrorAction

表示 encoder/decoder 中錯(cuò)誤處理方法的類(lèi)?？蓪⑵淇闯梢粋€(gè) enum 類(lèi)型。有以下 static 屬性：

?

CodingErrorAction IGNORE

?????? 忽略錯(cuò)誤。

CodingErrorAction REPLACE

?????? 用替換字串替換有錯(cuò)誤的部分。

CodingErrorAction REPORT

報(bào)告錯(cuò)誤，對(duì)于不同的函數(shù)，有可能是返回一個(gè)和錯(cuò)誤有關(guān)的 CoderResult ，也有可能是拋出一個(gè) CharacterCodingException 。