NIO详解

目录

• NIO
• 前言
• IO与NIO的区别
• Buffer(缓冲区)
• Channel(通道)
• Charset(字符集)
• NIO遍历文件

NIO

前言

NIO即New IO，这个库是在JDK1.4中才引入的。NIO和IO有相同的做用和目的，但实现方式不一样，NIO主要用到的是块，因此NIO的效率要比IO高不少。在Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另外一套就是网络编程NIO。

IO与NIO的区别

• IO流是面向流的，属于阻塞IO，没有选择器。
• NIO流是面向块（缓冲区），属于非阻塞IO有选择器。
  其中最大的区别就是一个面向流，一个面向缓冲区。
  • 面向流：IO流每次读取一个字节或者多个，直到读完为止。不能对流中的数据进行操做。
  • 面向缓冲区：NIO流是将数据放到一个缓冲区，须要时能够对缓冲区中的数据进行操做，这样就能够更加灵活的操做数据了。（就好像IO流是一根水管，而NIO是一个运水车）

Buffer(缓冲区)

Buffer是一个抽象类；
子类有：ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer
核心类（经常使用类）：ByteBuffer和CharBuffer 其中ByteBuffer有一个子类MappedByteBuffer（MappedByteBuffer类可以将文件直接映射到内存中，那么这样咱们就能够像访问内存同样访问文件，很是方便）

建立Buffer

由于Buffer都是抽象类，没法直接实例化。建立缓冲区要调用XxxBuffer allocate(int capacity)，XxxBuffer allocateDirect(int capacity)，参数是缓冲区容量。

eg:获取ByteBuffer
static ByteBuffer allocate(int capacity)
分配一个新的字节缓冲区（普通Buffer）
static ByteBuffer allocateDirect(int capacity)
分配新的直接字节缓冲区（直接Buffer）

两者的区别：

1. 建立普通Buffer成本低，读写的效率不高
2. 由于建立直接Buffer成本高，因此咱们通常用在Buffer生存周期较长的时候使用
3. 只有ByteBuffer才可以建立直接Buffer，其余的Buffer对象是不可以建立
4. 若是建立了直接Buffer可是我又想要使用其余Buffer的功能，能够将ByteBuffer转换成其余Buffer

Buffer参数

• capacity（容量）：缓冲区的容量，不能够为负数，一旦建立了就不可以改变
• limit（界限）：是缓冲区读写数据的终止点，limit以后的区域没法访问
• position（起始指针）：是缓冲区读写数据的起始点，初始值为0。position随着数据的加入而改变，例如读取2个数据到Buffer中，则position = 2
• mark（标记）：该索引可以用于下次读取或者写入，mark在0~position之间，设置该值就会把position移动到mark处

Buffer方法

• flip()：读取模式；肯定缓冲区数据的起始点和终止点，为输出数据作准备(即写入通道)， 将limit的值改成postion的值，同时将postion归0
  • 特色: 就是为下一次数据的读取作好准备
• clear()：写入模式；缓冲区初始化，准备再次接收新数据到缓冲区，将limit改成capacity的值，同时将postion归0
  • 特色: 就是为下一次数据的写入作好准备
• get()和put()：获取元素和存放元素。使用clear()以后，没法直接使用get()获取元素，须要使用get(int index)根据索引值来获取相应元素
• hasRemaining()：判断postion到limit之间是否还有元素。

public static  void main(String[] args) {
        CharBuffer buffer = CharBuffer.allocate(8);
        // Buffer已经准备好了向Buffer中写数据    写模式
        System.out.println("capacity:" + buffer.capacity()); // 8
        System.out.println("limit:" + buffer.limit()); // 8
        System.out.println("position:" + buffer.position()); // 0   
        buffer.put('a');
        buffer.put('b');
        buffer.put('c');
        System.out.println("------------------------"); 
        System.out.println("capacity:" + buffer.capacity()); // 8
        System.out.println("limit:" + buffer.limit()); // 8
        System.out.println("position:" + buffer.position()); // 3   
        System.out.println("------------------------");
        // 切换模式  ，limit变为position的位置而后将position变为0
        buffer.flip();
        System.out.println("capacity:" + buffer.capacity()); // 8
        System.out.println("limit:" + buffer.limit()); // 3
        System.out.println("position:" + buffer.position()); // 0
        System.out.println("------------------------");
            System.out.println("------------------");
        buffer.clear(); // 将postion 清 0 ，将limit = capacity  
        System.out.println("capacity:" + buffer.capacity()); // 8
        System.out.println("limit:" + buffer.limit()); // 8
        System.out.println("position:" + buffer.position()); // 0
        // 注意: 调用clear方法只是将读模式改成写模式，并不会清空缓冲区的数据

    }

Channel(通道)

Channel原理相似于传统的流对象,区别在于：
1.Channel可以将指定的部分或者所有文件映射到内存中
2.程序若是想要读取Channel中的数据，不可以直接读写，必须通过Buffer
简单来讲：Channel经过Buffer(缓冲区)进行读写操做。read()表示读取通道数据到缓冲区，write()表示把缓冲区数据写入到通道。

Channel实现类

• FileChannel 和文件相关的通道
• DatagramChannel 和UDP协议传输数据相关的通道
• SocketChannel 和TCP协议相关的数据传输通道
• ServerSocket 和TCP协议相关的数据传输通道
• Pipe.SinkChannel、Pipe.SourceChannel //线程通讯管道传输数据

Channel经常使用方法

• read() : 将Channel中的数据读取到Buffer中
• write() : 向Buffer中写入数据
• map(): 将channel中的数据所有或者部分映射到Buffer中（MappedByteBuffer，本质也是一个ByteBuffer），map()方法参数（读写模式，映射起始位置，数据长度）。
  • inChannel.map(mode, position, size)
  • MappedByteBuffer mappBuffer = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, srcFile.length());

public static void main(String[] args) throws IOException {
        File srcFile = new File("nio-a.txt");
        FileInputStream fis = new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("nio-b.txt"));
        
        // 获取Channel对象
        FileChannel inChannel = fis.getChannel();
        FileChannel outChannel = fos.getChannel();
        // 获取MapByteBuffer对象
        MappedByteBuffer mapBuffer = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, srcFile.length());
        //字符集解码器    
        Charset charset = Charset.forName("GBK");
        outChannel.write(mapBuffer);
        CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();
        CharBuffer charBuffer = decoder.decode(mapBuffer);
        System.out.println(charBuffer);
        
        
    }

通道能够异步读写，异步读写表示通道执行读写操做时，也能作别的事情，解决线程阻塞。若是使用文件管道（FileChannel），建议用RandomAccessFile来建立管道，由于该类支持读写模式以及有大量处理文件的方法。

public static void main(String[] args) throws Exception {
        File f = new File("nio-a.txt");
        
        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(f, "rw");
        
        FileChannel channel = raf.getChannel();
        
        MappedByteBuffer mapBuffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, f.length());
        
//      raf.seek(f.length());
        channel.position(f.length());
        
        channel.write(mapBuffer);
    }

Charset(字符集)

理解为现实生活的编码表对象
当使用NIO来获取文件内容时，若是是文本数据，那么须要进行转码，才能查看正确内容，这就须要解码器。 若是要把字符数据写入文件，须要将CharBuffer转码成ByteBuffer，这就须要编码器。

• 包含了字节和 Unicode 字符之间转换的 charset，还定义了用于建立解码器和编码器以及获取与 charset 关联的各类方法
• CharsetDecoder(解码器)：把字节转成字符，例如查看文本数据，须要转成字符才能查看，若是是字节，就看不懂了。
• CharsetEncoder(编码器)：把字符转成字节，才能被计算机理解。 由于字节是计算机最小的存储单位，因此Channel的IO操做都与ByteBuffer有关
• 解码器和编码器都不能直接建立，须要一个Charset对象来建立对应的解码器和编码器。

Charset经常使用方法

• forName()：根据传入的字符集得到对应的字符集对象。
• defaultCharset()：得到当前使用的默认字符集。
• availableCharsets()：得到全部有效的字符集。

NIO遍历文件

public static void main(String[] args) throws IOException {
            //匿名子对象实现FileVisitor接口
        FileVisitor<Path> visitor = new SimpleFileVisitor<Path>() {
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path path, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                System.out.println("正在访问" + path + "文件");
                if(path.endsWith("NIODemo.java")){
                    System.out.println("恭喜您找到Java");
                    return FileVisitResult.CONTINUE;
                }
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
            
            @Override
            public FileVisitResult preVisitDirectory(Path path, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                System.out.println("准备访问" + path + "文件");
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
            
            @Override
            public FileVisitResult visitFileFailed(Path path, IOException exc) throws IOException {
                System.out.println("准备访问" + path + "文件失败");
                System.out.println(exc.getMessage());
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
        };
            //访问文件树
        Files.walkFileTree(Paths.get("D:\\JavaSE"), visitor);
        
    }

---

以上

@Fzxey