宣告：本文是《Netty 權威指南》的樣章，感謝博文視點授權併發程式設計網站釋出樣章，

在介紹NIO程式設計之前，我們首先需要澄清一個概念，NIO到底是什麼的簡稱？有人稱之為New IO，因為它相對於之前的IO類庫是新增的，所以被稱為New IO，這是它的官方叫法。但是，由於之前老的IO類庫是阻塞IO，New IO類庫的目標就是要讓JAVA支援非阻塞IO，所以，更多的人喜歡稱之為非阻塞IO（Non-block IO），由於非阻塞IO更能夠體現NIO的特點，所以本書使用的NIO都指的是非阻塞IO。

與Socket類和ServerSocket類相對應，NIO也提供了SocketChannel和ServerSocketChannel兩種不同的套接字通道實現。這兩種新增的通道都支援阻塞和非阻塞兩種模式。阻塞模式使用非常簡單，但是效能和可靠性都不好，非阻塞模式正好相反。開發人員一般可以根據自己的需要來選擇合適的模式，一般來說，低負載、低併發的應用程式可以選擇同步阻塞IO以降低程式設計複雜度。但是對於高負載、高併發的網路應用，需要使用NIO的非阻塞模式進行開發。
下面的小節首先介紹NIO程式設計中的一些基本概念，然後通過NIO服務端的序列圖和原始碼講解，讓大家快速的熟悉NIO程式設計的關鍵步驟和API的使用。如果你已經熟悉了NIO程式設計，可以跳過2.3章節繼續學習後面的章節。

2.3.1. NIO類庫簡介

新的輸入/輸出 (NIO) 庫是在 JDK 1.4 中引入的。NIO 彌補了原來同步阻塞I/O 的不足，它在標準 Java 程式碼中提供了高速的、面向塊的 I/O。通過定義包含資料的類，以及通過以塊的形式處理這些資料，NIO 不用使用本機程式碼就可以利用底層優化，這是原來的 I/O 包所無法做到的。下面我們對NIO的一些概念和功能做下簡單介紹，以便大家能夠快速的瞭解NIO類庫和相關概念。

2.3.1.1. 緩衝區Buffer

我們首先介紹緩衝區（Buffer）的概念，Buffer 是一個物件， 它包含一些要寫入或者要讀出的資料。 在 NIO類庫 中加入 Buffer 物件，體現了新庫與原 I/O 的一個重要區別。在面向流的 I/O 中，我們將資料直接寫入或者將資料直接讀到 Stream 物件中。
在 NIO 庫中，所有資料都是用緩衝區進行處理的。在讀取資料時，它是直接讀到緩衝區中；在寫入資料時，它也是寫入到緩衝區中。任何時候訪問 NIO 中的資料，我們都是通過緩衝區進行讀寫操作。
緩衝區實質上是一個數組。通常它是一個位元組陣列（ByteBuffer），也可以使用其它種類的陣列。但是一個緩衝區不僅僅是一個數組，緩衝區提供了對資料的結構化訪問，及維護讀寫位置（limit）等資訊。
最常用的緩衝區是ByteBuffer，一個ByteBuffer提供了一組功能用於操作byte陣列。除了ByteBuffer，還有其它的一些緩衝區，事實上，每一種Java基本型別(除了Boolean型別)都對應有一種緩衝區，如下所示：

• ByteBuffer：位元組緩衝區
• CharBuffer：字元緩衝區
• ShortBuffer：短整型緩衝區
• IntBuffer：整形緩衝區
• LongBuffer：長整形緩衝區
• FloatBuffer：浮點型緩衝區
• DoubleBuffer：雙精度浮點型緩衝區

緩衝區的類圖繼承關係如下所示：

Buffer繼承關係圖

每一個Buffer類都是Buffer介面的一個子例項。除了 ByteBuffer，每一個 Buffer 類都有完全一樣的操作，只是它們所處理的資料型別不一樣。因為大多數標準I/O操作都使用ByteBuffer，所以它除了具有一般緩衝區的操作之外還提供一些特有的操作，方便網路讀寫。

2.1.1.2. 通道Channel

Channel是一個通道，可以通過它讀取和寫入資料，它就像自來水管一樣，網路資料通過Channel讀取和寫入。通道與流的不同之處在於通道是雙向的。而流只是在一個方向上移動(一個流必須是 InputStream 或者 OutputStream 的子類)，而通道可以用於讀、寫或者同時用於讀寫。

因為Channel是全雙工的，所以它可以比流更好地對映底層作業系統的API。特別是在UNIX網路程式設計模型中，底層作業系統的通道都是全雙工的，同時支援讀寫操作。

Channel的類圖繼承關係如下：

Channel繼承關係類圖

自頂向下，前三層主要是Channel介面，用於定義它的功能，後面是一些具體的功能類（抽象類），從類圖可以看出，實際上Channel可以分為兩大類，分別是用於網路讀寫的SelectableChannel和用於檔案操作的FileChannel。

本書涉及的ServerSocketChannel和SocketChannel都是SelectableChannel的子類，關於它們的具體用法將在後續的程式碼中體現。

2.1.1.3.多路複用器Selector

在本節中，我們將探索多路複用器Selector，它是JAVA NIO程式設計的基礎，熟練的掌握Selector對於掌握NIO程式設計至關重要。多路複用器提供選擇已經就緒的任務的能力。簡單來講，Selector會不斷的輪詢註冊在其上的Channel，如果某個Channel上面有新的TCP連線接入、讀和寫事件，這個Channel就處於就緒狀態，會被Selector輪詢出來，然後通過SelectionKey可以獲取就緒Channel的集合進行後續的IO操作。

一個多路複用器Selector可以同時輪詢多個Channel，由於JDK使用了epoll()代替傳統的select實現，所以它並沒有最大連線控制代碼1024/2048的限制。這也就意味著只需要一個執行緒負責Selector的輪詢，就可以接入成千上萬的客戶端，這的確是一個巨大的改進。