NIO詳解

目錄

• NIO
• 前言
• IO與NIO的區別
• Buffer(緩衝區)
• Channel(通道)
• Charset(字符集)
• NIO遍歷文件

NIO

前言

NIO即New IO，這個庫是在JDK1.4中才引入的。NIO和IO有相同的做用和目的，但實現方式不一樣，NIO主要用到的是塊，因此NIO的效率要比IO高不少。在Java API中提供了兩套NIO，一套是針對標準輸入輸出NIO，另外一套就是網絡編程NIO。

IO與NIO的區別

• IO流是面向流的，屬於阻塞IO，沒有選擇器。
• NIO流是面向塊（緩衝區），屬於非阻塞IO有選擇器。
  其中最大的區別就是一個面向流，一個面向緩衝區。
  • 面向流：IO流每次讀取一個字節或者多個，直到讀完爲止。不能對流中的數據進行操做。
  • 面向緩衝區：NIO流是將數據放到一個緩衝區，須要時能夠對緩衝區中的數據進行操做，這樣就能夠更加靈活的操做數據了。（就好像IO流是一根水管，而NIO是一個運水車）

Buffer(緩衝區)

Buffer是一個抽象類；
子類有：ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer
核心類（經常使用類）：ByteBuffer和CharBuffer 其中ByteBuffer有一個子類MappedByteBuffer（MappedByteBuffer類可以將文件直接映射到內存中，那麼這樣咱們就能夠像訪問內存同樣訪問文件，很是方便）

建立Buffer

由於Buffer都是抽象類，沒法直接實例化。建立緩衝區要調用XxxBuffer allocate(int capacity)，XxxBuffer allocateDirect(int capacity)，參數是緩衝區容量。

eg:獲取ByteBuffer
static ByteBuffer allocate(int capacity)
分配一個新的字節緩衝區（普通Buffer）
static ByteBuffer allocateDirect(int capacity)
分配新的直接字節緩衝區（直接Buffer）

兩者的區別：

1. 建立普通Buffer成本低，讀寫的效率不高
2. 由於建立直接Buffer成本高，因此咱們通常用在Buffer生存週期較長的時候使用
3. 只有ByteBuffer纔可以建立直接Buffer，其餘的Buffer對象是不可以建立
4. 若是建立了直接Buffer可是我又想要使用其餘Buffer的功能，能夠將ByteBuffer轉換成其餘Buffer

Buffer參數

• capacity（容量）：緩衝區的容量，不能夠爲負數，一旦建立了就不可以改變
• limit（界限）：是緩衝區讀寫數據的終止點，limit以後的區域沒法訪問
• position（起始指針）：是緩衝區讀寫數據的起始點，初始值爲0。position隨着數據的加入而改變，例如讀取2個數據到Buffer中，則position = 2
• mark（標記）：該索引可以用於下次讀取或者寫入，mark在0~position之間，設置該值就會把position移動到mark處

Buffer方法

• flip()：讀取模式；肯定緩衝區數據的起始點和終止點，爲輸出數據作準備(即寫入通道)， 將limit的值改成postion的值，同時將postion歸0
  • 特色: 就是爲下一次數據的讀取作好準備
• clear()：寫入模式；緩衝區初始化，準備再次接收新數據到緩衝區，將limit改成capacity的值，同時將postion歸0
  • 特色: 就是爲下一次數據的寫入作好準備
• get()和put()：獲取元素和存放元素。使用clear()以後，沒法直接使用get()獲取元素，須要使用get(int index)根據索引值來獲取相應元素
• hasRemaining()：判斷postion到limit之間是否還有元素。

public static  void main(String[] args) {
        CharBuffer buffer = CharBuffer.allocate(8);
        // Buffer已經準備好了向Buffer中寫數據    寫模式
        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("------------------------");
        // 切換模式  ，limit變爲position的位置而後將position變爲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(); // 將postion 清 0 ，將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: 調用clear方法只是將讀模式改成寫模式，並不會清空緩衝區的數據

    }

Channel(通道)

Channel原理相似於傳統的流對象,區別在於：
1.Channel可以將指定的部分或者所有文件映射到內存中
2.程序若是想要讀取Channel中的數據，不可以直接讀寫，必須通過Buffer
簡單來講：Channel經過Buffer(緩衝區)進行讀寫操做。read()表示讀取通道數據到緩衝區，write()表示把緩衝區數據寫入到通道。

Channel實現類

• FileChannel 和文件相關的通道
• DatagramChannel 和UDP協議傳輸數據相關的通道
• SocketChannel 和TCP協議相關的數據傳輸通道
• ServerSocket 和TCP協議相關的數據傳輸通道
• Pipe.SinkChannel、Pipe.SourceChannel //線程通訊管道傳輸數據

Channel經常使用方法

• read() : 將Channel中的數據讀取到Buffer中
• write() : 向Buffer中寫入數據
• map(): 將channel中的數據所有或者部分映射到Buffer中（MappedByteBuffer，本質也是一個ByteBuffer），map()方法參數（讀寫模式，映射起始位置，數據長度）。
  • 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"));
        
        // 獲取Channel對象
        FileChannel inChannel = fis.getChannel();
        FileChannel outChannel = fos.getChannel();
        // 獲取MapByteBuffer對象
        MappedByteBuffer mapBuffer = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, srcFile.length());
        //字符集解碼器    
        Charset charset = Charset.forName("GBK");
        outChannel.write(mapBuffer);
        CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();
        CharBuffer charBuffer = decoder.decode(mapBuffer);
        System.out.println(charBuffer);
        
        
    }

通道能夠異步讀寫，異步讀寫表示通道執行讀寫操做時，也能作別的事情，解決線程阻塞。若是使用文件管道（FileChannel），建議用RandomAccessFile來建立管道，由於該類支持讀寫模式以及有大量處理文件的方法。

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)

理解爲現實生活的編碼表對象
當使用NIO來獲取文件內容時，若是是文本數據，那麼須要進行轉碼，才能查看正確內容，這就須要解碼器。 若是要把字符數據寫入文件，須要將CharBuffer轉碼成ByteBuffer，這就須要編碼器。

• 包含了字節和 Unicode 字符之間轉換的 charset，還定義了用於建立解碼器和編碼器以及獲取與 charset 關聯的各類方法
• CharsetDecoder(解碼器)：把字節轉成字符，例如查看文本數據，須要轉成字符才能查看，若是是字節，就看不懂了。
• CharsetEncoder(編碼器)：把字符轉成字節，才能被計算機理解。 由於字節是計算機最小的存儲單位，因此Channel的IO操做都與ByteBuffer有關
• 解碼器和編碼器都不能直接建立，須要一個Charset對象來建立對應的解碼器和編碼器。

Charset經常使用方法

• forName()：根據傳入的字符集得到對應的字符集對象。
• defaultCharset()：得到當前使用的默認字符集。
• availableCharsets()：得到全部有效的字符集。

NIO遍歷文件

public static void main(String[] args) throws IOException {
            //匿名子對象實現FileVisitor接口
        FileVisitor<Path> visitor = new SimpleFileVisitor<Path>() {
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path path, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                System.out.println("正在訪問" + 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("準備訪問" + path + "文件");
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
            
            @Override
            public FileVisitResult visitFileFailed(Path path, IOException exc) throws IOException {
                System.out.println("準備訪問" + path + "文件失敗");
                System.out.println(exc.getMessage());
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
        };
            //訪問文件樹
        Files.walkFileTree(Paths.get("D:\\JavaSE"), visitor);
        
    }

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以上

@Fzxey