Java NIO的出現(xiàn)旨在提高文件的讀寫速度，當(dāng)然IO用NIO重新實(shí)過，所以我們不用顯示的調(diào)用NIO也能享受這種高效的文件讀寫。
Java NIO的高效得益于其兩大"助手"：Channel(管道)和Buffer(緩沖器)。當(dāng)然這兩個(gè)"得力助手"的"年齡"遠(yuǎn)遠(yuǎn)比java大！力求簡單易懂的把知識(shí)講解給大家，我舉一個(gè)例子來說明一下這"兩元大將"是如何在java NIO中配合工作的。
中國古代有一種傳統(tǒng)的吸煙器具---水煙袋。我想用這個(gè)東西來模擬一下Channel和Buffer的工作原理。不求說的好，力求準(zhǔn)確無誤。
分析一下水煙袋是如何工作的：
第一步，準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備好上等煙絲；第二步，將"水斗"中裝入適量的水，煙倉中裝滿煙絲并插入水斗中，然后再將煙管插入水斗中；第三步，點(diǎn)燃煙絲并吸氣。香煙從煙倉產(chǎn)生，經(jīng)過水的過濾進(jìn)入水上的空閑區(qū)。第四步，享受吸煙的快感.....從這個(gè)例子中我們提取出主要對(duì)象"煙"，來分析一下它的運(yùn)動(dòng)軌跡。煙倉把煙生產(chǎn)出來，經(jīng)過水的過濾飄到水上面的空閑區(qū)域，然后通過煙管進(jìn)入人的體內(nèi)。
如果上面的過程大家理解了，明白了，那么java NIO你已經(jīng)了解了50%，至少你已經(jīng)知道它的工作原理了。因?yàn)橛?/span>NIO處理的數(shù)據(jù)和用水煙袋中吸煙很相似。我們分析一下NIO的工作原理，非常簡單。
當(dāng)然和吸煙一樣我們首先必須有要用NIO來處理需求的欲望（這好比你想要吸煙了），比方說我想要將C盤下面的wk.txt文件進(jìn)行備份，備份文件的名稱為wk-bak.txt。類比剛剛吸煙的那個(gè)過程：
步驟一：準(zhǔn)備工作，確定文件的位置，并將程序不可直接操作的文件轉(zhuǎn)換成字符流的形式（這一步和上邊吸煙實(shí)例的第一步?jīng)]有什么差別，只是進(jìn)行一些簡單的準(zhǔn)備工作）。
String inFile = "C:\\wk.txt";
String outFile = "C:\\wk-bak.txt";
FileInputStream inf = new FileInputStream(inFile);
FileOutputStream outf = new FileOutputStream(outFile);
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
步驟二：創(chuàng)建文件輸入管道，和文件輸出管道。（這一步與上邊吸煙的第二部稍有差別，因?yàn)?span style="font-family: 'Times New Roman';">Channel和Buffer是在讀寫的時(shí)候才發(fā)生的"連接"動(dòng)作）
//準(zhǔn)備文件讀取的管道-->相當(dāng)于煙倉和煙管
FileChannel inFc = inf.getChannel();
FileChannel outFc = outf.getChannel();
Charset charSet = Charset.forName("utf-8");
//進(jìn)行編碼解碼-->相當(dāng)于水斗中水的過濾作用
CharsetDecoder decoder = charSet.newDecoder();
CharsetEncoder encoder = charSet.newEncoder();
步驟三：開始進(jìn)行文件備份工作。
while(true) {
//準(zhǔn)備向Buffer中寫入數(shù)據(jù)-->相當(dāng)于點(diǎn)燃煙絲，完事具備只欠東風(fēng)
buffer.clear();
//進(jìn)行字符編碼 -->相當(dāng)于水的過濾作用
CharBuffer cb = decoder.decode(buffer);
ByteBuffer bb = encoder.encode(cb);
//數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼以后暫存緩沖區(qū)-->相當(dāng)于經(jīng)過水過濾后的煙暫停在水斗中
int t = inFc.read(bb);
if(t == -1) {
break;
}
bb.flip();
//將字節(jié)碼寫入目標(biāo)文件-->相當(dāng)于煙已經(jīng)進(jìn)入到嘴里
outFc.write(bb);
}
步驟四：檢查文件是否備份成功。發(fā)現(xiàn)C盤下面多了一個(gè)wk-bak.txt的文件，內(nèi)容與wk.txt一摸一樣。接下來享受java帶給你的快感....
上面的例子估計(jì)大家已經(jīng)理解的差不多了，當(dāng)然如果深究也會(huì)有一些不太妥當(dāng)?shù)牡胤剑遣灰^真，目的是學(xué)習(xí)NIO，并不是吸煙。如果感覺你可以了那么就請(qǐng)把上面的例子補(bǔ)充完整，運(yùn)行一下，享受一下NIO的威武（當(dāng)然字符編碼并不是必須的，只是讓這個(gè)例子顯得完整一點(diǎn)）。
好吧如果你理解了上面的東西，并且真正的補(bǔ)全了文件備份的小程序，那么就來進(jìn)行稍微深入一點(diǎn)的學(xué)習(xí)吧。
上文我提到了舉吸煙的例子是有欠妥當(dāng)?shù)模渲兄痪褪?span style="font-family: 'Times New Roman';">Buffer的內(nèi)部機(jī)制和"水斗"簡單的過濾功能是不一樣的。還有字符編碼那一塊也不是在Buffer內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的東西，decoder和encoder是針對(duì)Buffer的兩個(gè)工具。那我們接下來分析一下Buffer內(nèi)部機(jī)制到底不一樣在哪里呢（主要分析常用的兩個(gè)方法；clear()，flip()）？
來吧，打開Buffer的源碼（摘取有用的部分）：
public abstract class Buffer {
// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private int capacity;
public final Buffer clear() {
position = 0;
limit = capacity;
mark = -1;
return this;
}
public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}
首先我們要明確一點(diǎn)，所謂的緩沖器僅僅是一個(gè)"多功能"的數(shù)組。可能在這個(gè)Buffer類中沒有體現(xiàn)，但是如果我們打開ByteBuffer的源碼會(huì)有byte[]的數(shù)組，打開CharBuffer的源碼會(huì)有char[]的數(shù)組。因?yàn)?/span>Buffer是所有緩沖器的父類，所以他它不能預(yù)計(jì)會(huì)有多少種緩沖器，所以索性讓"兒子"們自己實(shí)現(xiàn)去吧。
既然知道了緩沖器是一個(gè)"多功能的數(shù)組"，那么我們用畫圖的形式來分析一下上面Buffer的源碼。
假設(shè)我們定義了一個(gè)8個(gè)單位大的緩沖區(qū)，如上圖（其實(shí)Buffer也就是這么一個(gè)東西）。首先告訴大家那三個(gè)重要的關(guān)于緩沖區(qū)狀態(tài)的的屬性：
capacity：緩沖區(qū)的容量；
limit：緩沖區(qū)還有多少數(shù)據(jù)能夠取出或者緩沖區(qū)還有多少容量用于存放數(shù)據(jù)；
position：相當(dāng)于一個(gè)游標(biāo)（cursor），記錄我們從哪里開始寫數(shù)據(jù)，從哪里開始讀數(shù)據(jù)。
剛還說到flip()和clear()是Buffer的兩個(gè)重要的方法，因?yàn)樗鼈儍蓚€(gè)方法決定了緩沖是否能正常的進(jìn)行讀寫工作。
當(dāng)我們要想從緩沖區(qū)中寫數(shù)據(jù)的時(shí)候必須先執(zhí)行flip()方法，當(dāng)我們要想從緩沖區(qū)中讀數(shù)據(jù)時(shí)必須先執(zhí)行clear()方法。
第一次向Buffer中寫入數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行一次flip()方法以后，Buffer的結(jié)構(gòu)變成了這樣：position指向了第一個(gè)可以存取數(shù)據(jù)的0號(hào)位，limit和capacity同時(shí)指向最高位。
假如第一次我們向Buffer中寫入了3單位的數(shù)據(jù)，我們?cè)俅螆?zhí)行flip()方法則Buffer的結(jié)構(gòu)會(huì)變成上圖的所示。但是經(jīng)過flip()的改造后position總是指向Buffer中第一個(gè)可用的位置。那么，未執(zhí)行flip()方法以前position在哪里呢？很簡單，指向最后一個(gè)數(shù)據(jù)的位置。
當(dāng)我們想要從Buffer中讀取數(shù)據(jù)時(shí)，執(zhí)行clear()方法，Buffer的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變成了上圖所示，position指向了可讀數(shù)據(jù)的首位，limit指向了原來position的位置。
從上面的幾幅圖中我們看出：capacity代表了Buffer的容量是不變的，limit與position的差總是表示Buffer總可以讀的數(shù)據(jù)，或者Buffer中可以寫數(shù)據(jù)的容量。還有position總是小于等于limit，limit總是小于等于capacity。
其實(shí)到這里我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，NIO并不像IO那么復(fù)雜，因?yàn)?/span>IO 中的Decorator模式和Adaptor模式確實(shí)讓我們一時(shí)間摸不到頭腦，但是熟悉了會(huì)感覺到IO的設(shè)計(jì)之精美。
NIO中還有一個(gè)知識(shí)點(diǎn)就是無阻塞的Socket編程，這里就不說了，因?yàn)楸容^復(fù)雜，但是如果我們真正理解了Selector這個(gè)調(diào)度者的工作，那么無阻塞的實(shí)現(xiàn)機(jī)制我們差不多就掌握了，復(fù)雜也就是編碼上面的事了。