Java NIO使用及原理分析 (一)

本文轉載李會軍•寧靜致遠的文章，供本身學習參考用

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：

 1 import java.io.*;  2 import java.nio.*;  3 import java.nio.channels.*;  4  
 5 public class Program {  6     static public void main( String args[] ) throws Exception {  7         FileInputStream fin = new FileInputStream("c:\\test.txt");  8         
 9         // 獲取通道
10         FileChannel fc = fin.getChannel(); 11         
12         // 建立緩衝區
13         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); 14         
15         // 讀取數據到緩衝區
16  fc.read(buffer); 17         
18  buffer.flip(); 19         
20         while (buffer.remaining()>0) { 21             byte b = buffer.get(); 22             System.out.print(((char)b)); 23  } 24         
25  fin.close(); 26  } 27 }

 

 

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：

 1 import java.io.*;  2 import java.nio.*;  3 import java.nio.channels.*;  4  
 5 public class Program {  6     static private final byte message[] = { 83, 111, 109, 101, 32,  7         98, 121, 116, 101, 115, 46 };  8  
 9     static public void main( String args[] ) throws Exception { 10         FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "c:\\test.txt" ); 11         
12         FileChannel fc = fout.getChannel(); 13         
14         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 ); 15         
16         for (int i=0; i<message.length; ++i) { 17  buffer.put( message[i] ); 18  } 19         
20  buffer.flip(); 21         
22  fc.write( buffer ); 23         
24  fout.close(); 25  } 26 }

View Code

 

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。