NIO - 润新知

NIO

1.Java　　NIO简介

　　　　Java　NIO（New　IO Non　Blocking　IO）是从Java1.4版本开始引入的一个新的IO　AIPI,可以替代标准的Java　IO　API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

三次握手才建立链接流通道

2.Java　　NIO与IO的主要区别

传统的IO流

3.Java　　缓冲区（Buffer）和通道（Channel）

　　　　Java　NIO系统的核心在于：通道（Channel）和缓冲区（Buffer）。通道表示打开到IO设备（例如：文件、套接字）的连接。若需要使用NIO系统，需要获取用于连接IO设备的通道以及用于容纳数据的缓冲区。然后操作缓冲区，对数据进行处理。

简而言之，Channel负责传输，Buffer负责存储。

缓冲区（Buffer）

　　　　缓冲区（Buffer）:一个用于特定基本数据类型的容器。有java.nio包定义的，所有缓冲区都是Buffer抽象类的子类。

　　　　Java　NIO中的Buffer主要用于与NIO通道进行交互，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入通道的。

　　　　一、缓冲区（Buffer）:在Java NIO中负责数据的存取，缓冲区就是数组，用于存储不同数据类型的数据

根据数据类型不同（boolean除外），提供了相应类型的缓冲区

ByteBuffer

CharBuffer

shortBuffer

IntBuffer
LongBuffer

FloatBuffer

DoubleBuffer

上述缓冲区的管理方式几乎一致，通过allocate()获取缓冲区

　　　　二、缓冲区存取数据的两个核心方法： put():存入数据到缓冲区中 get():获取缓冲区中的数据

　　　　四、缓冲区的四个核心属性： capacity：容量，表示缓冲区中最大存储数据容量。一旦声明不能改变。
limit:界限，表示缓冲区中可以操作数据的大小。(limit 后数据不能进行读写)

position<=limit<=capacity

步骤一：开始是空的；

步骤二：put()数据模式；

步骤三：flip()读数据模式

String str = "abcde";

        // 1.分配一个指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

        System.out.println("---------allocate()---------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

结果为

// 2.利用put()存入数据到缓冲区中
        buf.put(str.getBytes());

        System.out.println("--------put()--------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

结果为

// 3.切换成读取数据模式
        buf.flip();

        System.out.println("--------flip()--------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

结果为

// 4.利用get()读取缓冲区中的数量
        byte[] dst = new byte[buf.limit()];
        buf.get(dst);
        System.out.println(new String(dst, 0, dst.length));

        System.out.println("----------get()------------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

结果为

// 5.rewind()： 可重复读
        buf.rewind();

        System.out.println("----------rewind()------------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

结果为

// 6.clear() 清空缓冲区
        buf.clear();

        System.out.println("----------clear()------------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

结果为

// 7.虽让缓冲区的数据的数据被清空，但是依然存在，只是处于“被遗忘”状态
        System.out.println((char) buf.get());

结果为

mark:标记,表示记录当前position的位置，可以通过reset()恢复到mark的位置
0<=mark<=position<=limit<=capacity

String str = "abcde";

        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

        buf.put(str.getBytes());

        buf.flip();

        byte[] dst = new byte[buf.limit()];
        buf.get(dst, 0, 2);
        System.out.println(new String(dst, 0, 2));

        System.out.println(buf.position());

        // mark():标记
        buf.mark();

        buf.get(dst, 2, 2);
        System.out.println(new String(dst, 2, 2));
        System.out.println(buf.position());

        // reset:恢复到mark的位置
        buf.reset();
        System.out.println(buf.position());
        
        //判断缓冲区中的数量
        if(buf.hasRemaining()){
            System.out.println(buf.remaining());
        }

4.文件通道（FileChannel）

Java NIO中的FileChannel是一个连接到文件的通道。可以通过文件通道读写文件。

FileChannel无法设置为非阻塞模式，它总是运行在阻塞模式下。

打开FileChannel

在使用FileChannel之前，必须先打开它。但是，我们无法直接打开一个FileChannel，需要通过使用一个InputStream、OutputStream或RandomAccessFile来获取一个FileChannel实例。下面是通过RandomAccessFile打开FileChannel的示例：

1
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");

2
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

从FileChannel读取数据

调用多个read()方法之一从FileChannel中读取数据。如：

1
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

2
int bytesRead = inChannel.read(buf);

首先，分配一个Buffer。从FileChannel中读取的数据将被读到Buffer中。

然后，调用FileChannel.read()方法。该方法将数据从FileChannel读取到Buffer中。read()方法返回的int值表示了有多少字节被读到了Buffer中。如果返回-1，表示到了文件末尾。

向FileChannel写数据

使用FileChannel.write()方法向FileChannel写数据，该方法的参数是一个Buffer。如：

01
String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

02
 
03
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

04
buf.clear();

05
buf.put(newData.getBytes());

06
 
07
buf.flip();

08
 
09
while(buf.hasRemaining()) {

10
    channel.write(buf);

11
}

注意FileChannel.write()是在while循环中调用的。因为无法保证write()方法一次能向FileChannel写入多少字节，因此需要重复调用write()方法，直到Buffer中已经没有尚未写入通道的字节。

关闭FileChannel

用完FileChannel后必须将其关闭。如：

1
channel.close();

FileChannel的position方法

有时可能需要在FileChannel的某个特定位置进行数据的读/写操作。可以通过调用position()方法获取FileChannel的当前位置。

也可以通过调用position(long pos)方法设置FileChannel的当前位置。

这里有两个例子:

1
long pos = channel.position();

2
channel.position(pos +123);

如果将位置设置在文件结束符之后，然后试图从文件通道中读取数据，读方法将返回-1 —— 文件结束标志。

如果将位置设置在文件结束符之后，然后向通道中写数据，文件将撑大到当前位置并写入数据。这可能导致“文件空洞”，磁盘上物理文件中写入的数据间有空隙。

FileChannel的size方法

FileChannel实例的size()方法将返回该实例所关联文件的大小。如:

1
long fileSize = channel.size();

FileChannel的truncate方法

可以使用FileChannel.truncate()方法截取一个文件。截取文件时，文件将中指定长度后面的部分将被删除。如：

1
channel.truncate(1024);

这个例子截取文件的前1024个字节。

FileChannel的force方法

FileChannel.force()方法将通道里尚未写入磁盘的数据强制写到磁盘上。出于性能方面的考虑，操作系统会将数据缓存在内存中，所以无法保证写入到FileChannel里的数据一定会即时写到磁盘上。要保证这一点，需要调用force()方法。

force()方法有一个boolean类型的参数，指明是否同时将文件元数据（权限信息等）写到磁盘上。

下面的例子同时将文件数据和元数据强制写到磁盘上：

 
1
channel.force(true);

5.NIO的非阻塞式网络通信

　　1.选择器

　　2.SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel

6.通道（Pipe）

7.Java　NIO（Path、Paths与Files）