Какие особенности NIO (New Input/Output) вы знаете?

NIO предоставляет неблокирующий ввод/вывод, основанный на каналах и буферах. Ключевые особенности:

• Каналы (Channels): Представляют собой открытое соединение к сущности, способной выполнять I/O операции (файл, сокет). В отличие от потоков (Streams), каналы могут выполнять как чтение, так и запись.

• Буферы (Buffers): Представляют собой фиксированные блоки памяти, используемые для взаимодействия каналов с данными. Данные из канала записываются в буфер, а затем обрабатываются. Или данные из программы записываются в буфер, а затем записываются в канал. Буферы позволяют управлять памятью более эффективно.

• Селекторы (Selectors): Позволяют одному потоку обрабатывать операции I/O на нескольких каналах. Это ключевая особенность для реализации неблокирующего I/O, так как поток может ожидать готовности нескольких каналов к выполнению операций (чтение или запись).

• Неблокирующий I/O: Поток, выполняющий операцию чтения или записи через канал, не блокируется до завершения операции. Вместо этого он может выполнять другие задачи, пока данные становятся доступными или буфер готов к записи. Readiness (готовность) канала к операции проверяется через селектор.

• MappedByteBuffer: Буфер, осуществляющий прямое отображение файла в память процесса. Это может significantly повысить производительность для больших файлов, избегая копирования данных из ядра в пользовательское пространство.

• Scatter/Gather I/O: Позволяет считывать данные из одного канала в несколько буферов (scatter) или записывать данные из нескольких буферов в один канал (gather) за одну операцию.

Пример использования Selector:

// Пример регистрации канала в селекторе для операции чтения
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
channel.configureBlocking(false); // Переводим канал в неблокирующий режим

Selector selector = Selector.open();
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // Регистрируем канал для отслеживания готовности к чтению

Пример использования MappedByteBuffer:

import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

// Открытие файла и получение канала
// RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("large_file.txt", "rw");
// FileChannel fileChannel = raf.getChannel();

// Маппинг файла в память
// MappedByteBuffer buffer = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, fileChannel.size());

// Работа с буфером
// byte b = buffer.get(); // Чтение байта
// buffer.put(0, (byte) 65); // Запись байта