Java NIO使用及原理分析（1-4）（轉）

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http://blog.csdn.net/wuxianglong/article/details/6604817

轉載自：李會軍•寧靜致遠

最近因爲工做關係要作一些Java方面的開發，其中最重要的一塊就是Java NIO（New I/O），儘管很早之前瞭解過一些，但並無認真去看過它的實現原理，也沒有機會在工做中使用，此次也好從新研究一下，順便寫點東西，就當是本身學習 Java NIO的筆記了。本文爲NIO使用及原理分析的第一篇，將會介紹NIO中幾個重要的概念。

在Java1.4以前的I/O系統中，提供的都是面向流的I/O系統，系統一次一個字節地處理數據，一個輸入流產生一個字節的數據，一個輸出流消費一個字節的數據，面向流的I/O速度很是慢，而在Java 1.4中推出了NIO，這是一個面向塊的I/O系統，系統以塊的方式處理處理，每個操做在一步中產生或者消費一個數據庫，按塊處理要比按字節處理數據快的多。

在NIO中有幾個核心對象須要掌握：緩衝區（Buffer）、通道（Channel）、選擇器（Selector）。

緩衝區Buffer

緩衝區其實是一個容器對象，更直接的說，其實就是一個數組，在NIO庫中，全部數據都是用緩衝區處理的。在讀取數據時，它是直接讀到緩衝區中的； 在寫入數據時，它也是寫入到緩衝區中的；任什麼時候候訪問 NIO 中的數據，都是將它放到緩衝區中。而在面向流I/O系統中，全部數據都是直接寫入或者直接將數據讀取到Stream對象中。

在NIO中，全部的緩衝區類型都繼承於抽象類Buffer，最經常使用的就是ByteBuffer，對於Java中的基本類型，基本都有一個具體Buffer類型與之相對應，它們之間的繼承關係以下圖所示：

下面是一個簡單的使用IntBuffer的例子：

import java.nio.IntBuffer;

public class TestIntBuffer {
    public static void main(String[] args) {
        // 分配新的int緩衝區，參數爲緩衝區容量
        // 新緩衝區的當前位置將爲零，其界限(限制位置)將爲其容量。它將具備一個底層實現數組，其數組偏移量將爲零。
        IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(8);

        for (int i = 0; i < buffer.capacity(); ++i) {
            int j = 2 * (i + 1);
            // 將給定整數寫入此緩衝區的當前位置，當前位置遞增
            buffer.put(j);
        }

        // 重設此緩衝區，將限制設置爲當前位置，而後將當前位置設置爲0
        buffer.flip();

        // 查看在當前位置和限制位置之間是否有元素
        while (buffer.hasRemaining()) {
            // 讀取此緩衝區當前位置的整數，而後當前位置遞增
            int j = buffer.get();
            System.out.print(j + "  ");
        }

    }

}

運行後能夠看到：

在後面咱們還會繼續分析Buffer對象，以及它的幾個重要的屬性。

通道Channel

通道是一個對象，經過它能夠讀取和寫入數據，固然了全部數據都經過Buffer對象來處理。咱們永遠不會將字節直接寫入通道中，相反是將數據寫入包含一個或者多個字節的緩衝區。一樣不會直接從通道中讀取字節，而是將數據從通道讀入緩衝區，再從緩衝區獲取這個字節。

在NIO中，提供了多種通道對象，而全部的通道對象都實現了Channel接口。它們之間的繼承關係以下圖所示：

使用NIO讀取數據

在前面咱們說過，任什麼時候候讀取數據，都不是直接從通道讀取，而是從通道讀取到緩衝區。因此使用NIO讀取數據能夠分爲下面三個步驟： 
1. 從FileInputStream獲取Channel 
2. 建立Buffer 
3. 將數據從Channel讀取到Buffer中

下面是一個簡單的使用NIO從文件中讀取數據的例子：

import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;

public class Program {
    static public void main( String args[] ) throws Exception {
        FileInputStream fin = new FileInputStream("c:\\test.txt");

        // 獲取通道
        FileChannel fc = fin.getChannel();

        // 建立緩衝區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        // 讀取數據到緩衝區
        fc.read(buffer);

        buffer.flip();

        while (buffer.remaining()>0) {
            byte b = buffer.get();
            System.out.print(((char)b));
        }

        fin.close();
    }
}

使用NIO寫入數據

使用NIO寫入數據與讀取數據的過程相似，一樣數據不是直接寫入通道，而是寫入緩衝區，能夠分爲下面三個步驟： 
1. 從FileInputStream獲取Channel 
2. 建立Buffer 
3. 將數據從Channel寫入到Buffer中

下面是一個簡單的使用NIO向文件中寫入數據的例子：

import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;

public class Program {
    static private final byte message[] = { 83, 111, 109, 101, 32,
        98, 121, 116, 101, 115, 46 };

    static public void main( String args[] ) throws Exception {
        FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "c:\\test.txt" );

        FileChannel fc = fout.getChannel();

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );

        for (int i=0; i<message.length; ++i) {
            buffer.put( message[i] );
        }

        buffer.flip();

        fc.write( buffer );

        fout.close();
    }
}

本文介紹了Java NIO中三個核心概念中的兩個，而且看了兩個簡單的示例，分別是使用NIO進行數據的讀取和寫入，Java NIO中最重要的一塊Nonblocking I/O將在第三篇中進行分析，下篇將會介紹Buffer內部實現。

(未完待續)

詳細請看 http://blog.csdn.net/wuxianglong/article/details/6604817

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