NIO详解

Love The Way You Lie 2022-02-04 13:55 346阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *   *  NIO
         *  前言
         *  IO与NIO的区别
         *  Buffer(缓冲区)
         *   *   *  创建Buffer
                 *  Buffer参数
                 *  Buffer方法
         *  Channel(通道)
         *   *   *  Channel实现类
                 *  Channel常用方法
         *  Charset(字符集)
         *   *   *  Charset常用方法
         *  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有相同的作用和目的，但实现方式不同，NIO主要用到的是块，所以NIO的效率要比IO高很多。在Java API中提供了两套NIO，一套是针对标准输入输出NIO，另一套就是网络编程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作。
     *  面向缓冲区：NIO流是将数据放到一个缓冲区，需要时可以对缓冲区中的数据进行操作，这样就可以更加灵活的操作数据了。（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（常用类）：`ByteBuffer`和`CharBuffer` 其中`ByteBuffer`有一个子类`MappedByteBuffer`（`MappedByteBuffer`类能够将文件直接映射到内存中，那么这样我们就可以像访问内存一样访问文件，非常方便）

##### 创建Buffer #####

> 因为Buffer都是抽象类，无法直接实例化。创建缓冲区要调用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）

二者的区别：

1.  创建普通Buffer成本低，读写的效率不高
2.  因为创建直接Buffer成本高，所以我们一般用在Buffer生存周期较长的时候使用
3.  只有ByteBuffer才能够创建直接Buffer，其他的Buffer对象是不能够创建
4.  如果创建了直接Buffer但是我又想要使用其他Buffer的功能，可以将ByteBuffer转换成其他Buffer

##### Buffer参数 #####

*  **capacity**（容量）：缓冲区的容量，不可以为负数，一旦创建了就不能够改变
 *  **limit**（界限）：是缓冲区读写数据的终止点，limit之后的区域无法访问
 *  **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）：该索引能够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

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##### Buffer方法 #####

*  flip()：读取模式；确定缓冲区数据的起始点和终止点，为输出数据做准备(即写入通道)， 将limit的值改为postion的值，同时将postion归0
    
     *  特点: 就是为下一次数据的读取做好准备
 *  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改为capacity的值，同时将postion归0
    
     *  特点: 就是为下一次数据的写入做好准备
 *  get()和put()：获取元素和存放元素。使用clear()之后，无法直接使用get()获取元素，需要使用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的位置然后将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为写模式，并不会清空缓冲区的数据
    
    	}

### Channel(通道) ###

> Channel原理类似于传统的流对象,区别在于：  
> 1.Channel能够将指定的部分或者全部文件映射到内存中  
> 2.程序如果想要读取Channel中的数据，不能够直接读写，必须经过Buffer  
> 简单来说：Channel通过Buffer(缓冲区)进行读写操作。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 //线程通信管道传输数据

##### Channel常用方法 #####

*  read() : 将Channel中的数据读取到Buffer中
 *  write() : 向Buffer中写入数据
 *  map(): 将channel中的数据全部或者部分映射到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);
    		
    		
    	}

> 通道可以异步读写，异步读写表示通道执行读写操作时，也能做别的事情，解决线程阻塞。如果使用文件管道（FileChannel），建议用RandomAccessFile来创建管道，因为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，如果是文本数据，那么需要进行转码，才能查看正确内容，这就需要解码器。 如果要把字符数据写入文件，需要将CharBuffer转码成ByteBuffer，这就需要编码器。

*  包含了字节和 Unicode 字符之间转换的 charset，还定义了用于创建解码器和编码器以及获取与 charset 关联的各种方法
 *  CharsetDecoder(解码器)：把字节转成字符，例如查看文本数据，需要转成字符才能查看，如果是字节，就看不懂了。
 *  CharsetEncoder(编码器)：把字符转成字节，才能被计算机理解。 因为字节是计算机最小的存储单位，所以Channel的IO操作都与ByteBuffer有关
 *  解码器和编码器都不能直接创建，需要一个Charset对象来创建对应的解码器和编码器。

##### Charset常用方法 #####

*  forName()：根据传入的字符集获得对应的字符集对象。
 *  defaultCharset()：获得当前使用的默认字符集。
 *  availableCharsets()：获得所有有效的字符集。

### 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("NIODemo01.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

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