Java面试09——IO知识大盘点

前言

不知不觉，南国写的Java面试专栏博文已经走到第九篇了。这几篇Java开发必备的知识博客，通过我之前不多的Java编程实践和近一段时间应对后续招聘的复习中所写，大部分内容融汇了前人的分享和总结，参考了许多资料和博客写成。走到这里，也是南国对自身能力的一种提高。

这一篇文章主要写关于Java IO的那些知识点。I/O 或者输入/输出指的是计算机与外部世界或者一个程序与计算机的其余部分的之间的接口。它对于任何计算机系统都非常关键，因而所有 I/O 的主体实际上是内置在操作系统中的。单独的程序一般是让系统为它们完成大部分的工作。

在 Java 编程中，直到最近一直使用流的方式完成 I/O。所有 I/O 都被视为单个的字节的移动，通过一个称为 Stream 的对象一次移动一个字节。流 I/O 用于与外部世界接触。它也在内部使用，用于将对象转换为字节，然后再转换回对象。

NIO 与原来的 I/O 有同样的作用和目的，但是它使用不同的方式—— 块 I/O。

Java 的 I/O学习大概可以分成以下几类：

磁盘操作：File
字节操作：InputStream 和 OutputStream
字符操作：Reader 和 Writer
对象操作：Serializable
网络操作：Socket
新的输入/输出：NIO

1.磁盘操作

File 类可以用于表示文件和目录的信息，但是它不表示文件的内容。
1.创建文件和删除文件的简单运用

import java.io.File ;
import java.io.IOException ;
/**
 * 创建文件 与删除文件的综合运用
 	* 从程序运行结果看出，所有的操作并不会立刻执行。
 	* 因为java是通过JVM与底层进行交互的，所以所有的操作需要经过JVM完成，那么就有可能产生延迟。
 * @author xjh 2018.05.19
 *
 */
public class FileDemo06{
	public static void main(String args[]){
		File f = new File("test.txt") ;		// 实例化File类的对象
		if(f.exists()){	// 如果文件存在则删除
			f.delete() ;	// 删除文件
			System.out.println("删除文件成功~");
		}else{
			try{
				f.createNewFile() ;		// 创建文件，根据给定的路径创建
				System.out.println("创建文件成功~");
			}catch(IOException e){
				e.printStackTrace() ;	// 输出异常信息
			}
		}
	}
};

2.创建目录：
File类中有两个方法可以用来创建文件夹：

mkdir( )方法创建一个文件夹，成功则返回true，失败则返回false。失败表明File对象指定的路径已经存在，或者由于整个路径还不存在，该文件夹不能被创建。
mkdirs()方法创建一个文件夹和它的所有父文件夹。

下面的例子创建 "/tmp/user/java/bin"文件夹：

import java.io.File;
 
public class CreateDir {
    public static void main(String args[]) {
        String dirname = "/tmp/user/java/bin";
        File d = new File(dirname);
        // 现在创建目录
        d.mkdirs();
    }
}

编译并执行上面代码来创建目录 “/tmp/user/java/bin”。

3.读取目录
一个目录其实就是一个 File 对象，它包含其他文件和文件夹。

如果创建一个 File 对象并且它是一个目录，那么调用 isDirectory() 方法会返回 true。

可以通过调用该对象上的 list() 方法，来提取它包含的文件和文件夹的列表。

下面展示的例子说明如何使用 list() 方法来检查一个文件夹中包含的内容：

import java.io.File;
 
public class DirList {
    public static void main(String args[]) {
        String dirname = "/tmp";
        File f1 = new File(dirname);
        if (f1.isDirectory()) {
            System.out.println("目录 " + dirname);
            String s[] = f1.list();
            for (int i = 0; i < s.length; i++) {
                File f = new File(dirname + "/" + s[i]);
                if (f.isDirectory()) {
                    System.out.println(s[i] + " 是一个目录");
                } else {
                    System.out.println(s[i] + " 是一个文件");
                }
            }
        } else {
            System.out.println(dirname + " 不是一个目录");
        }
    }
}

以上实例编译运行结果如下：

目录 /tmp
bin 是一个目录
lib 是一个目录
demo 是一个目录
test.txt 是一个文件
README 是一个文件
index.html 是一个文件
include 是一个目录

注意：从 Java7 开始，我们可以使用 Paths 和 Files 代替 File。

2.字节操作

2.1FileInputStream

该流用于从文件读取数据，它的对象可以用关键字 new 来创建。

有多种构造方法可用来创建对象。

可以使用字符串类型的文件名来创建一个输入流对象来读取文件：

InputStream f = new FileInputStream("C:/java/hello");

也可以使用一个文件对象来创建一个输入流对象来读取文件。我们首先得使用 File() 方法来创建一个文件对象：

File f = new File("C:/java/hello");
InputStream out = new FileInputStream(f);

创建了InputStream对象，就可以使用下面的方法来读取流或者进行其他的流操作。

方法	描述
public void close() throws IOException{}	关闭此文件输入流并释放与此流有关的所有系统资源。抛出IOException异常。
protected void finalize()throws IOException {}	这个方法清除与该文件的连接。确保在不再引用文件输入流时调用其 close 方法。抛出IOException异常。
public int read(int r)throws IOException{}	这个方法从 InputStream 对象读取指定字节的数据。返回为整数值。返回下一字节数据，如果已经到结尾则返回-1。
public int read(byte[] r) throws IOException{}	这个方法从输入流读取r.length长度的字节。返回读取的字节数。如果是文件结尾则返回-1。
public int available() throws IOException{}	返回下一次对此输入流调用的方法可以不受阻塞地从此输入流读取的字节数。返回一个整数值。

2.2 FileOutputStream

该类用来创建一个文件并向文件中写数据。

如果该流在打开文件进行输出前，目标文件不存在，那么该流会创建该文件。

有两个构造方法可以用来创建 FileOutputStream 对象。

使用字符串类型的文件名来创建一个输出流对象：

OutputStream f = new FileOutputStream("C:/java/hello")

也可以使用一个文件对象来创建一个输出流来写文件。我们首先得使用File()方法来创建一个文件对象：

File f = new File("C:/java/hello");
OutputStream f = new FileOutputStream(f);

创建OutputStream 对象完成后，就可以使用下面的方法来写入流或者进行其他的流操作。

方法	描述
public void close() throws IOException{}	关闭此文件输入流并释放与此流有关的所有系统资源。抛出IOException异常。
protected void finalize()throws IOException {}	这个方法清除与该文件的连接。确保在不再引用文件输入流时调用其 close 方法。抛出IOException异常。
public void write(int w)throws IOException{}	这个方法把指定的字节写到输出流中。
public void write(byte[] w)	把指定数组中w.length长度的字节写到OutputStream中。

案例：

import java.io.*; 
public class fileStreamTest2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
        File f = new File("a.txt");
        FileOutputStream fop = new FileOutputStream(f);
        // 构建FileOutputStream对象,文件不存在会自动新建 
        
        OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(fop, "UTF-8");
        // 构建OutputStreamWriter对象,参数可以指定编码,默认为操作系统默认编码,windows上是gbk
 
        writer.append("中文输入");
        // 写入到缓冲区
 
        writer.append("\r\n");
        // 换行
 
        writer.append("English");
        // 刷新缓存冲,写入到文件,如果下面已经没有写入的内容了,直接close也会写入
 
        writer.close();
        // 关闭写入流,同时会把缓冲区内容写入文件,所以上面的注释掉
 
        fop.close();
        // 关闭输出流,释放系统资源
 
        FileInputStream fip = new FileInputStream(f);
        // 构建FileInputStream对象
 
        InputStreamReader reader = new InputStreamReader(fip, "UTF-8");
        // 构建InputStreamReader对象,编码与写入相同
 
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        while (reader.ready()) {
            sb.append((char) reader.read());
            // 转成char加到StringBuffer对象中
        }
        System.out.println(sb.toString());
        reader.close();
        // 关闭读取流
 
        fip.close();
        // 关闭输入流,释放系统资源 
    }
}

2.3 装饰者模式

Java I/O 使用了装饰者模式来实现。以 InputStream 为例，

InputStream 是抽象组件；
FileInputStream 是 InputStream 的子类，属于具体组件，提供了字节流的输入操作；
FilterInputStream 属于抽象装饰者，装饰者用于装饰组件，为组件提供额外的功能。例如 BufferedInputStream 为 FileInputStream 提供缓存的功能。

实例化一个具有缓存功能的字节流对象时，只需要在 FileInputStream 对象上再套一层 BufferedInputStream 对象即可。

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(filePath);
BufferedInputStream bufferedInputStream = new BufferedInputStream(fileInputStream);

DataInputStream 装饰者提供了对更多数据类型进行输入的操作，比如 int、double 等基本类型。

3.字符操作

首先在这块，我讲下预备的基础知识。

3.1 编码与解码

编码就是把字符转换为字节，而解码是把字节重新组合成字符。

如果编码和解码过程使用不同的编码方式那么就出现了乱码。

GBK 编码中，中文字符占 2 个字节，英文字符占 1 个字节；
UTF-8 编码中，中文字符占 3 个字节，英文字符占 1 个字节；
UTF-16be 编码中，中文字符和英文字符都占 2 个字节。

UTF-16be 中的 be 指的是 Big Endian，也就是大端。相应地也有 UTF-16le，le 指的是 Little Endian，也就是小端。

Java 的内存编码使用双字节编码 UTF-16be，这不是指 Java 只支持这一种编码方式，而是说 char 这种类型使用 UTF-16be 进行编码。char 类型占 16 位，也就是两个字节，Java 使用这种双字节编码是为了让一个中文或者一个英文都能使用一个 char 来存储。

3.2 String 的编码方式

String 可以看成一个字符序列，可以指定一个编码方式将它编码为字节序列，也可以指定一个编码方式将一个字节序列解码为 String。

String str1 = "中文";
byte[] bytes = str1.getBytes("UTF-8");
String str2 = new String(bytes, "UTF-8");
System.out.println(str2);

在调用无参数 getBytes() 方法时，默认的编码方式不是 UTF-16be。双字节编码的好处是可以使用一个 char 存储中文和英文，而将 String 转为 bytes[] 字节数组就不再需要这个好处，因此也就不再需要双字节编码。getBytes() 的默认编码方式与平台有关，一般为 UTF-8。

byte[] bytes = str1.getBytes();

3.3 Reder和Writer

不管是磁盘还是网络传输，最小的存储单元都是字节，而不是字符。但是在程序中操作的通常是字符形式的数据，因此需要提供对字符进行操作的方法。

InputStreamReader 实现从字节流解码成字符流；
OutputStreamWriter 实现字符流编码成为字节流。

代码示例：实现逐行输出文本文件的内容

public static void readFileContent(String filePath) throws IOException {

    FileReader fileReader = new FileReader(filePath);
    BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(fileReader);

    String line;
    while ((line = bufferedReader.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }

    // 装饰者模式使得 BufferedReader 组合了一个 Reader 对象
    // 在调用 BufferedReader 的 close() 方法时会去调用 Reader 的 close() 方法
    // 因此只要一个 close() 调用即可
    bufferedReader.close();
}

4.对象操作

4.1序列化

序列化就是将一个对象转换成字节序列，方便存储和传输。同理，反序列化是将字节序列转换成对象。

序列化：ObjectOutputStream.writeObject()
反序列化：ObjectInputStream.readObject()

不会对静态变量进行序列化，因为序列化只是保存对象的状态，静态变量属于类的状态。

4.2Serializable

序列化的类需要实现 Serializable 接口，它只是一个标准，没有任何方法需要实现，但是如果不去实现它的话而进行序列化，会抛出异常。

public static void main(String[] args) throws IOException, ClassNotFoundException {

    A a1 = new A(123, "abc");
    String objectFile = "file/a1";

    ObjectOutputStream objectOutputStream = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(objectFile));
    objectOutputStream.writeObject(a1);
    objectOutputStream.close();

    ObjectInputStream objectInputStream = new ObjectInputStream(new FileInputStream(objectFile));
    A a2 = (A) objectInputStream.readObject();
    objectInputStream.close();
    System.out.println(a2);
}

private static class A implements Serializable {

    private int x;
    private String y;

    A(int x, String y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "x = " + x + "  " + "y = " + y;
    }
}

4.3 transient

transient 关键字可以使一些属性不会被序列化。

ArrayList 中存储数据的数组 elementData 是用 transient 修饰的，因为这个数组是动态扩展的，并不是所有的空间都被使用，因此就不需要所有的内容都被序列化。通过重写序列化和反序列化方法，使得可以只序列化数组中有内容的那部分数据。

private transient Object[] elementData;

5.网络操作

Java 中的网络支持：

InetAddress：用于表示网络上的硬件资源，即 IP 地址；
URL：统一资源定位符；
Sockets：使用 TCP 协议实现网络通信；
Datagram：使用 UDP 协议实现网络通信。

1.InetAddress
没有公有的构造函数，只能通过静态方法来创建实例。

InetAddress.getByName(String host);
InetAddress.getByAddress(byte[] address);

2.URL
可以直接从 URL 中读取字节流数据。

public static void main(String[] args) throws IOException {

    URL url = new URL("http://www.baidu.com");

    /* 字节流 */
    InputStream is = url.openStream();

    /* 字符流 */
    InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is, "utf-8");

    /* 提供缓存功能 */
    BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

    String line;
    while ((line = br.readLine()) != null) {
        System.out.println(line);
    }

    br.close();
}

3.Sockets
ServerSocket：服务器端类
Socket：客户端类
服务器和客户端通过 InputStream 和 OutputStream 进行输入输出。

4.Datagram
DatagramSocket：通信类
DatagramPacket：数据包类

前面的内容了，偏日常的应用开发。读者可能或多或少的接触编写过代码。下面要讲NIO,偏向于底层理论在面试中属于高频考点。

6.NIO

新的输入/输出 (NIO) 库是在 JDK 1.4 中引入的，弥补了原来的 I/O 的不足，提供了高速的、面向块的 I/O。

6.1 流与块

I/O 与 NIO 最重要的区别是数据打包和传输的方式，I/O 以流的方式处理数据，而 NIO 以块的方式处理数据。

面向流的 I/O 一次处理一个字节数据：一个输入流产生一个字节数据，一个输出流消费一个字节数据。为流式数据创建过滤器非常容易，链接几个过滤器，以便每个过滤器只负责复杂处理机制的一部分。不利的一面是，面向流的 I/O 通常相当慢。

面向块的 I/O 一次处理一个数据块，按块处理数据比按流处理数据要快得多。但是面向块的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的优雅性和简单性。

在JDK 1.4中原来的I/O 包和 NIO 已经很好地集成了，java.io.* 已经以 NIO 为基础重新实现了，所以现在它可以利用 NIO 的一些特性。例如，java.io.* 包中的一些类包含以块的形式读写数据的方法，这使得即使在面向流的系统中，处理速度也会更快。

6.2 通道与缓冲区

1. 通道
通道 Channel 是对原 I/O 包中的流的模拟，可以通过它读取和写入数据。

通道与流的不同之处在于，流只能在一个方向上移动(一个流必须是 InputStream 或者 OutputStream 的子类)，而通道是双向的，可以用于读、写或者同时用于读写。

通道包括以下类型：

FileChannel：从文件中读写数据；
DatagramChannel：通过 UDP 读写网络中数据；
SocketChannel：通过 TCP 读写网络中数据；
ServerSocketChannel：可以监听新进来的 TCP 连接，对每一个新进来的连接都会创建一个 SocketChannel。

2. 缓冲区
Buffer 是一个对象，它包含一些要写入或者刚读出的数据。在 NIO 中加入 Buffer 对象，体现了新库与原 I/O 的一个重要区别。在面向流的 I/O 中，您将数据直接写入或者将数据直接读到 Stream 对象中。

在 NIO 库中，所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的。在写入数据时，它是写入到缓冲区中的。任何时候访问 NIO 中的数据，您都是将它放到缓冲区中。

缓冲区实质上是一个数组。通常它是一个字节数组，但是也可以使用其他种类的数组。但是一个缓冲区不仅仅是一个数组。缓冲区提供了对数据的结构化访问，而且还可以跟踪系统的读/写进程。

缓冲区包括以下类型：
1.ByteBuffer
2.CharBuffer
3.ShortBuffer
4.IntBuffer
5.LongBuffer
6.FloatBuffer
7.DoubleBuffer

6.3 NIO中的读和写

1.读取文件
如果使用原来的 I/O，那么我们只需创建一个 FileInputStream 并从它那里读取。而在 NIO 中，情况稍有不同：我们首先从 FileInputStream 获取一个 Channel 对象，然后使用这个通道来读取数据。

在 NIO 系统中，任何时候执行一个读操作都是从通道中读取，但不是直接从通道读取。因为所有数据最终都驻留在缓冲区中，所以是从通道读到缓冲区中。

因此读取文件涉及三个步骤：
(1) 从 FileInputStream 获取 Channel；
(2) 创建 Buffer；
(3) 将数据从 Channel 读到 Buffer 中。

现在，让我们看一下这个过程。
第一步是获取通道。我们从 FileInputStream 获取通道：

FileInputStream fin = new FileInputStream( "readandshow.txt" );
FileChannel fc = fin.getChannel();

下一步是创建缓冲区：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );

最后，需要将数据从通道读到缓冲区中，如下所示：

fc.read( buffer );

注意：我们不需要告诉通道要读多少数据到缓冲区中。每一个缓冲区都有复杂的内部统计机制，它会跟踪已经读了多少数据以及还有多少空间可以容纳更多的数据。

2.写入文件
在 NIO 中写入文件类似于从文件中读取。首先从 FileOutputStream 获取一个通道：

FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "writesomebytes.txt" );
FileChannel fc = fout.getChannel();

下一步是创建一个缓冲区并在其中放入一些数据 - 在这里，数据将从一个名为 message 的数组中取出，这个数组包含字符串 “Some bytes” 的 ASCII 字节(本教程后面将会解释 buffer.flip() 和 buffer.put() 调用)。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
 
for (int i=0; i<message.length; ++i) {
     buffer.put( message[i] );
}
buffer.flip();

最后一步是写入缓冲区中：

fc.write( buffer );

注意在这里同样不需要告诉通道要写入多数据。缓冲区的内部统计机制会跟踪它包含多少数据以及还有多少数据要写入。

6.4 缓冲区状态变量

我们一般用以下三个值指定缓冲区在任意时刻的状态：

capacity：最大容量；
position：当前已经读写的字节数；
limit：还可以读写的字节数。

6.4 缓冲区访问方法

到目前为止，我们只是使用缓冲区将数据从一个通道转移到另一个通道。然而，程序经常需要直接处理数据。例如，您可能需要将用户数据保存到磁盘。在这种情况下，您必须将这些数据直接放入缓冲区，然后用通道将缓冲区写入磁盘。

或者，您可能想要从磁盘读取用户数据。在这种情况下，您要将数据从通道读到缓冲区中，然后检查缓冲区中的数据。

这里我们将详细分析如何使用 ByteBuffer 类的 get() 和 put() 方法直接访问缓冲区中的数据。

6.4.1.get() 方法

ByteBuffer 类中有四个 get() 方法：
1.byte get();
2.ByteBuffer get( byte dst[] );
3.ByteBuffer get( byte dst[], int offset, int length );
4.byte get( int index );

第一个方法获取单个字节。第二和第三个方法将一组字节读到一个数组中。第四个方法从缓冲区中的特定位置获取字节。那些返回 ByteBuffer 的方法只是返回调用它们的缓冲区的 this 值。

此外，我们认为前三个 get() 方法是相对的，而最后一个方法是绝对的。相对意味着 get() 操作服从 limit 和 position 值 ― 更明确地说，字节是从当前 position 读取的，而 position 在 get 之后会增加。另一方面，一个绝对方法会忽略 limit 和 position 值，也不会影响它们。事实上，它完全绕过了缓冲区的统计方法。

上面列出的方法对应于 ByteBuffer 类。其他类有等价的 get() 方法，这些方法除了不是处理字节外，其它方面是是完全一样的，它们处理的是与该缓冲区类相适应的类型。

6.4.2.put()方法

ByteBuffer 类中有五个 put() 方法：
1.ByteBuffer put( byte b );
2.ByteBuffer put( byte src[] );
3.ByteBuffer put( byte src[], int offset, int length );
4.ByteBuffer put( ByteBuffer src );
5.ByteBuffer put( int index, byte b );

第一个方法写入（put）单个字节。第二和第三个方法写入来自一个数组的一组字节。第四个方法将数据从一个给定的源 ByteBuffer 写入这个 ByteBuffer。第五个方法将字节写入缓冲区中特定的位置。那些返回 ByteBuffer 的方法只是返回调用它们的缓冲区的 this 值。

与 get() 方法一样，我们将把 put() 方法划分为相对或者绝对的。前四个方法是相对的，而第五个方法是绝对的。

上面显示的方法对应于 ByteBuffer 类。其他类有等价的 put() 方法，这些方法除了不是处理字节之外，其它方面是完全一样的。它们处理的是与该缓冲区类相适应的类型。

6.4.3.类型化的 get() 和 put() 方法

除了前些小节中描述的 get() 和 put() 方法， ByteBuffer 还有用于读写不同类型的值的其他方法，如下所示：
getByte()
getChar()
getShort()
getInt()
getLong()
getFloat()
getDouble()
putByte()
putChar()
putShort()
putInt()
putLong()
putFloat()
putDouble()

事实上，这其中的每个方法都有两种类型 ― 一种是相对的，另一种是绝对的。它们对于读取格式化的二进制数据（如图像文件的头部）很有用。

案例代码：使用NIO快速复制文件

public static void fastCopy(String src, String dist) throws IOException {

    /* 获得源文件的输入字节流 */
    FileInputStream fin = new FileInputStream(src);

    /* 获取输入字节流的文件通道 */
    FileChannel fcin = fin.getChannel();

    /* 获取目标文件的输出字节流 */
    FileOutputStream fout = new FileOutputStream(dist);

    /* 获取输出字节流的文件通道 */
    FileChannel fcout = fout.getChannel();

    /* 为缓冲区分配 1024 个字节 */
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);

    while (true) {

        /* 从输入通道中读取数据到缓冲区中 */
        int r = fcin.read(buffer);

        /* read() 返回 -1 表示 EOF */
        if (r == -1) {
            break;
        }

        /* 切换读写 */
        buffer.flip();

        /* 把缓冲区的内容写入输出文件中 */
        fcout.write(buffer);

        /* 清空缓冲区 */
        buffer.clear();
    }
}

6.4 选择器

NIO 常常被叫做非阻塞 IO，主要是因为 NIO 在网络通信中的非阻塞特性被广泛使用。

NIO 实现了 IO 多路复用中的 Reactor 模型，一个线程 Thread 使用一个选择器 Selector 通过轮询的方式去监听多个通道 Channel 上的事件，从而让一个线程就可以处理多个事件。

通过配置监听的通道 Channel 为非阻塞，那么当 Channel 上的 IO 事件还未到达时，就不会进入阻塞状态一直等待，而是继续轮询其它 Channel，找到 IO 事件已经到达的 Channel 执行。

因为创建和切换线程的开销很大，因此使用一个线程来处理多个事件而不是一个线程处理一个事件，对于 IO 密集型的应用具有很好地性能。

应该注意的是，只有套接字 Channel 才能配置为非阻塞，而 FileChannel 不能，为 FileChannel 配置非阻塞也没有意义。
在这里插入图片描述
1. 创建选择器
Selector selector = Selector.open();

2. 将通道注册到选择器上

ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
ssChannel.configureBlocking(false);
ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

通道必须配置为非阻塞模式，否则使用选择器就没有任何意义了，因为如果通道在某个事件上被阻塞，那么服务器就不能响应其它事件，必须等待这个事件处理完毕才能去处理其它事件，显然这和选择器的作用背道而驰。

在将通道注册到选择器上时，还需要指定要注册的具体事件，主要有以下几类：

SelectionKey.OP_CONNECT
SelectionKey.OP_ACCEPT
SelectionKey.OP_READ
SelectionKey.OP_WRITE

它们在 SelectionKey 的定义如下：

public static final int OP_READ = 1 << 0;
public static final int OP_WRITE = 1 << 2;
public static final int OP_CONNECT = 1 << 3;
public static final int OP_ACCEPT = 1 << 4;

可以看出每个事件可以被当成一个位域，从而组成事件集整数。例如：
int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

3. 监听事件

int num = selector.select();

使用 select() 来监听到达的事件，它会一直阻塞直到有至少一个事件到达。

4. 获取到达的事件

Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator();
while (keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if (key.isAcceptable()) {
        // ...
    } else if (key.isReadable()) {
        // ...
    }
    keyIterator.remove();
}

5. 事件循环
因为一次 select() 调用不能处理完所有的事件，并且服务器端有可能需要一直监听事件，因此服务器端处理事件的代码一般会放在一个死循环内。

while (true) {
    int num = selector.select();
    Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator();
    while (keyIterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = keyIterator.next();
        if (key.isAcceptable()) {
            // ...
        } else if (key.isReadable()) {
            // ...
        }
        keyIterator.remove();
    }
}

案例代码：套接字 NIO

public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Selector selector = Selector.open();
        ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
        ssChannel.configureBlocking(false);
        ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        ServerSocket serverSocket = ssChannel.socket();
        InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8888);
        serverSocket.bind(address);

        while (true) {

            selector.select();
            Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator();

            while (keyIterator.hasNext()) {

                SelectionKey key = keyIterator.next();

                if (key.isAcceptable()) {

                    ServerSocketChannel ssChannel1 = (ServerSocketChannel) key.channel();

                    // 服务器会为每个新连接创建一个 SocketChannel
                    SocketChannel sChannel = ssChannel1.accept();
                    sChannel.configureBlocking(false);

                    // 这个新连接主要用于从客户端读取数据
                    sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

                } else if (key.isReadable()) {

                    SocketChannel sChannel = (SocketChannel) key.channel();
                    System.out.println(readDataFromSocketChannel(sChannel));
                    sChannel.close();
                }

                keyIterator.remove();
            }
        }
    }

    private static String readDataFromSocketChannel(SocketChannel sChannel) throws IOException {

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        StringBuilder data = new StringBuilder();

        while (true) {

            buffer.clear();
            int n = sChannel.read(buffer);
            if (n == -1) {
                break;
            }
            buffer.flip();
            int limit = buffer.limit();
            char[] dst = new char[limit];
            for (int i = 0; i < limit; i++) {
                dst[i] = (char) buffer.get(i);
            }
            data.append(dst);
            buffer.clear();
        }
        return data.toString();
    }
}

public class NIOClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        String s = "hello world";
        out.write(s.getBytes());
        out.close();
    }
}

6.5 内存映射文件

内存映射文件 I/O 是一种读和写文件数据的方法，它可以比常规的基于流或者基于通道的 I/O 快得多。

向内存映射文件写入可能是危险的，只是改变数组的单个元素这样的简单操作，就可能会直接修改磁盘上的文件。修改数据与将数据保存到磁盘是没有分开的。

下面代码行将文件的前 1024 个字节映射到内存中，map() 方法返回一个 MappedByteBuffer，它是 ByteBuffer 的子类。因此，可以像使用其他任何 ByteBuffer 一样使用新映射的缓冲区，操作系统会在需要时负责执行映射。

MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 1024);

对比
NIO 与普通 I/O 的区别主要有以下两点：

NIO 是非阻塞的；
NIO 面向块，I/O 面向流。

参考资料：
NIO入门