從JDK 1.4開始，Java的標(biāo)準(zhǔn)庫中就包含了NIO，即所謂的“New IO”。其中最重要的功能就是提供了“非阻塞”的IO，當(dāng)然包括了Socket。NonBlocking的IO就是對(duì)select(Unix平臺(tái)下)以及 WaitForMultipleObjects(Windows平臺(tái))的封裝，提供了高性能、易伸縮的服務(wù)架構(gòu)。

說來慚愧，直到JDK1.4才有這種功能，但遲到者不一定沒有螃蟹吃，NIO就提供了優(yōu)秀的面向?qū)ο蟮慕鉀Q方案，可以很方便地編寫高性能的服務(wù)器。

話說回來，傳統(tǒng)的Server/Client實(shí)現(xiàn)是基于Thread per request，即服務(wù)器為每個(gè)客戶端請(qǐng)求建立一個(gè)線程處理，單獨(dú)負(fù)責(zé)處理一個(gè)客戶的請(qǐng)求。比如像Tomcat(新版本也會(huì)提供NIO方案)、Resin等Web服務(wù)器就是這樣實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然為了減少瞬間峰值問題，服務(wù)器一般都使用線程池，規(guī)定了同時(shí)并發(fā)的最大數(shù)量，避免了線程的無限增長。

但這樣有一個(gè)問題：如果線程池的大小為100，當(dāng)有100個(gè)用戶同時(shí)通過HTTP現(xiàn)在一個(gè)大文件時(shí)，服務(wù)器的線程池會(huì)用完，因?yàn)樗械木€程都在傳輸大文件了，即使第101個(gè)請(qǐng)求者僅僅請(qǐng)求一個(gè)只有10字節(jié)的頁面，服務(wù)器也無法響應(yīng)了，只有等到線程池中有空閑的線程出現(xiàn)。

另外，線程的開銷也是很大的，特別是達(dá)到了一個(gè)臨界值后，性能會(huì)顯著下降，這也限制了傳統(tǒng)的Socket方案無法應(yīng)對(duì)并發(fā)量大的場合，而“非阻塞”的IO就能輕松解決這個(gè)問題。

下面只是一個(gè)簡單的例子：服務(wù)器提供了下載大型文件的功能，客戶端連接上服務(wù)器的12345端口后，就可以讀取服務(wù)器發(fā)送的文件內(nèi)容信息了。注意這里的服務(wù)器只有一個(gè)主線程，沒有其他任何派生線程，讓我們看看NIO是如何用一個(gè)線程處理N個(gè)請(qǐng)求的。

NIO服務(wù)器最核心的一點(diǎn)就是反應(yīng)器模式：當(dāng)有感興趣的事件發(fā)生的，就通知對(duì)應(yīng)的事件處理器去處理這個(gè)事件，如果沒有，則不處理。所以使用一個(gè)線程做輪詢就可以了。當(dāng)然這里這是個(gè)例子，如果要獲得更高性能，可以使用少量的線程，一個(gè)負(fù)責(zé)接收請(qǐng)求，其他的負(fù)責(zé)處理請(qǐng)求，特別是對(duì)于多CPU時(shí)效率會(huì)更高。

關(guān)于使用NIO過程中出現(xiàn)的問題，最為普遍的就是為什么沒有請(qǐng)求時(shí)CPU的占用率為100%?出現(xiàn)這種問題的主要原因是注冊(cè)了不感興趣的事件，比如如果沒有數(shù)據(jù)要發(fā)到客戶端，而又注冊(cè)了寫事件(OP_WRITE)，則在 Selector.select()上就會(huì)始終有事件出現(xiàn)，CPU就一直處理了，而此時(shí)select()應(yīng)該是阻塞的。

另外一個(gè)值得注意的問題是：由于只使用了一個(gè)線程(多個(gè)線程也如此)處理用戶請(qǐng)求，所以要避免線程被阻塞，解決方法是事件的處理者必須要即刻返回，不能陷入循環(huán)中，否則會(huì)影響其他用戶的請(qǐng)求速度。

具體到本例子中，由于文件比較大，如果一次性發(fā)送整個(gè)文件(這里的一次性不是指send整個(gè)文件內(nèi)容，而是通過while循環(huán)不間斷的發(fā)送分組包)，則主線程就會(huì)阻塞，其他用戶就不能響應(yīng)了。這里的解決方法是當(dāng)有WRITE事件時(shí)，僅僅是發(fā)送一個(gè)塊(比如4K字節(jié))。發(fā)完后，繼續(xù)等待WRITE事件出現(xiàn)，依次處理，直到整個(gè)文件發(fā)送完畢，這樣就不會(huì)阻塞其他用戶了。

服務(wù)器的例子：

package nio.file;     
import java.io.FileInputStream;     
import java.io.IOException;     
import java.net.InetSocketAddress;     
import java.nio.ByteBuffer;     
import java.nio.CharBuffer;      
import java.nio.channels.FileChannel;     
import java.nio.channels.SelectionKey;     
import java.nio.channels.Selector;     
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;     
import java.nio.channels.SocketChannel;     
import java.nio.charset.Charset;     
import java.nio.charset.CharsetDecoder;     
import java.util.Iterator;      
/**     
* 測試文件下載的NIOServer     
*     
* @author tenyears.cn     
*/    
public class NIOServer {      
static int BLOCK = 4096;      
// 處理與客戶端的交互     
public class HandleClient {     
protected FileChannel channel;      
protected ByteBuffer buffer;     
public HandleClient() throws IOException {     
this.channel = new FileInputStream(filename).getChannel();      
this.buffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK);      
}      
public ByteBuffer readBlock() {     
try {     
buffer.clear();      
int count = channel.read(buffer);      
buffer.flip();      
if (count <= 0)      
return null;      
} catch (IOException e) {     
e.printStackTrace();      
}     
return buffer;      
}     
public void close() {     
try {     
channel.close();     
} catch (IOException e) {      
e.printStackTrace();     
}     
}     
}      
protected Selector selector;      
protected String filename = "d:\\bigfile.dat"; // a big file      
protected ByteBuffer clientBuffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK);     
protected CharsetDecoder decoder;     
public NIOServer(int port) throws IOException {     
selector = this.getSelector(port);     
Charset charset = Charset.forName("GB2312");      
decoder = charset.newDecoder();      
}     
// 獲取Selector     
protected Selector getSelector(int port) throws IOException {     
ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();     
Selector sel = Selector.open();     
server.socket().bind(new InetSocketAddress(port));     
server.configureBlocking(false);     
server.register(sel, SelectionKey.OP_ACCEPT);     
return sel;      
}      
// 監(jiān)聽端口     
public void listen() {     
try {     
for (;;) {     
selector.select();     
Iterator iter = selector.selectedKeys()     
.iterator();     
while (iter.hasNext()) {     
SelectionKey key = iter.next();     
iter.remove();     
handleKey(key);     
}     
}     
} catch (IOException e) {     
e.printStackTrace();      
}      
}      
// 處理事件      
protected void handleKey(SelectionKey key) throws IOException {     
if (key.isAcceptable()) { // 接收請(qǐng)求     
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();     
SocketChannel channel = server.accept();     
channel.configureBlocking(false);      
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);      
} else if (key.isReadable()) { // 讀信息      
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();      
int count = channel.read(clientBuffer);     
if (count > 0) {     
clientBuffer.flip();     
CharBuffer charBuffer = decoder.decode(clientBuffer);     
System.out.println("Client >>" + charBuffer.toString());      
SelectionKey wKey = channel.register(selector,      
SelectionKey.OP_WRITE);      
wKey.attach(new HandleClient());      
} else    
channel.close();      
clientBuffer.clear();     
} else if (key.isWritable()) { // 寫事件     
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();     
HandleClient handle = (HandleClient) key.attachment();      
ByteBuffer block = handle.readBlock();      
if (block != null)      
channel.write(block);     
else {     
handle.close();     
channel.close();      
}     
}      
}     
public static void main(String[] args) {     
int port = 12345;     
try {     
NIOServer server = new NIOServer(port);     
System.out.println("Listernint on " + port);     
while (true) {     
server.listen();     
}     
} catch (IOException e) {      
e.printStackTrace();      
}      
}     
}    

該代碼中，通過一個(gè)HandleClient來獲取文件的一塊數(shù)據(jù)，每一個(gè)客戶都會(huì)分配一個(gè)HandleClient的實(shí)例。

下面是客戶端請(qǐng)求的代碼，也比較簡單，模擬100個(gè)用戶同時(shí)下載文件。

package nio.file;     
import java.io.IOException;     
import java.net.InetSocketAddress;      
import java.nio.ByteBuffer;      
import java.nio.CharBuffer;      
import java.nio.channels.SelectionKey;     
import java.nio.channels.Selector;      
import java.nio.channels.SocketChannel;      
import java.nio.charset.Charset;      
import java.nio.charset.CharsetEncoder;      
import java.util.Iterator;     
import java.util.concurrent.ExecutorService;      
import java.util.concurrent.Executors;      
/**      
* 文件下載客戶端      
* @author tenyears.cn     
*/     
public class NIOClient {      
static int SIZE = 100;      
static InetSocketAddress ip = new InetSocketAddress("localhost",12345);      
static CharsetEncoder encoder = Charset.forName("GB2312").newEncoder();     
static class Download implements Runnable {      
protected int index;      
public Download(int index) {      
this.index = index;      
}      
public void run() {      
try {      
long start = System.currentTimeMillis();      
SocketChannel client = SocketChannel.open();     
client.configureBlocking(false);     
Selector selector = Selector.open();      
client.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);      
client.connect(ip);     
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8 * 1024);     
int total = 0;     
FOR: for (;;) {      
selector.select();      
Iterator iter = selector.selectedKeys()      
.iterator();      
while (iter.hasNext()) {      
SelectionKey key = iter.next();     
iter.remove();     
if (key.isConnectable()) {     
SocketChannel channel = (SocketChannel) key     
.channel();      
if (channel.isConnectionPending())     
channel.finishConnect();     
channel.write(encoder.encode(CharBuffer     
.wrap("Hello from " + index)));     
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);      
} else if (key.isReadable()) {      
SocketChannel channel = (SocketChannel) key      
.channel();     
int count = channel.read(buffer);     
if (count > 0) {      
total += count;      
buffer.clear();     
} else {      
client.close();      
break FOR;      
}      
}     
}      
}      
double last = (System.currentTimeMillis() - start) * 1.0 / 1000;     
System.out.println("Thread " + index + " downloaded " + total      
+ "bytes in " + last + "s.");      
} catch (IOException e) {      
e.printStackTrace();      
}      
}     
}     
public static void main(String[] args) throws IOException {     
ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(SIZE);      
for (int index = 0; index < SIZE; index++) {     
exec.execute(new Download(index));      
}      
exec.shutdown();     
}      
}   

操作系統(tǒng)的API epoll, select， NonBlocking的IO就是對(duì)select(Unix平臺(tái)下)以及 WaitForMultipleObjects(Windows平臺(tái))的封裝，是OS級(jí)別下的支持。