Java NIO

2019-05-21 本文已影响0人小明今晚加班

NIO和传统IO区别

传统IO是面向流的（字节流或字符流），NIO是面向缓冲区的。面向流意味着每次从流中读取n个字节，直到读取所有字节，中间是不存在缓存的，因此面向流的IO操作，是不能移动流中数据的，即如果想要前后移动从流中读取数据，传统IO不支持，除非将这些数据先缓存到一个地方；NIO对数据的读取方式就不太一样了，它是先将数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，此时我们可以在缓冲区进行一些小动作，比如前后的移动，这提高了数据处理的灵活性。但是，NIO方式还需要考虑一些其它因素，比如检查缓冲区中是否包含所有您要处理的数据；还需确保当更多的数据读取缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理数据（NIO中相应的方法来支撑该需求--compact()方法）等。
传统IO的各种流是阻塞的，这意味着，当一个线程调用read()或write()方法时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入，该线程在阻塞期间不能再干其它任何事。NIO是非阻塞模式，当一个线程从某通道发送读取数据请求，但它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取（直接返回不能获取结果），而不会保持线程阻塞，所以直到数据变得可读取之前，该线程可以继续做其它事情。非阻塞的写操作也是如此，一个线程请求写入数据到某通道时，不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理过个输入、输出通道（channel）。

Java NIO

NIO主要有三大核心部分：Channel、Buffer、Selector。传统IO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择区)用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。

Channel

Channel与Stream差不多是一个等级的，只不过Stream是单向的，比如InputStream、OutputStream.而Channel是双向的，既可以用来读操作，还可以进行写操作。
NIO中Channel的主要实现有：

FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel
这四个实现基本上包括了IO数据的要求，文件、UDP和TCP、客户端服务器。所以如果采用NIO进行IO操作的话，基本上就是Buffer+各种Channel来实现。

Buffer（缓冲区）

Buffer类型和Java基本数据类型基本一一对应，ByteBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer、CharBuffer。除此之外，还有一些应对特种情况（大文件）的Buffer，MappedByteBuffer、HeapByteBuffer、DirectByteBuffer。

Selector

Selector运行单线程可以管理多个channel，如果你的应用打开了多个通道，但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便。例如在一个聊天服务器中。要使用Selector, 得向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有如新的连接进来、数据接收等。

用FileChannel来举个Buffer+Channel进行IO操作的例子。
首先传统IO代码：

   /**
     * 传统IO举例
     */
    @Test
    public void test2() throws Exception {
        InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream("pkg/a.txt"));
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = in.read(bytes);
        while (len != -1) {
            String str = new String(bytes);
            System.out.println(str);
            len = in.read(bytes);
        }
        in.close();
    }

NIO代码时这样的：

   /**
     * FileChannel举例
     */
    @Test
    public void test1() {
        RandomAccessFile rFile = null;
        try {
            rFile = new RandomAccessFile("pkg/a.txt", "rw");
            FileChannel channel = rFile.getChannel();
            ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
            int len = channel.read(buf);
            System.out.println(len);
            while (len != -1) {
                buf.flip();
                System.out.println(StandardCharsets.UTF_8.decode(buf));
                //下面的这种方式容易产生乱码
                // while (buf.hasRemaining()) {
                // System.out.print((char)buf.get());
                // }
                buf.compact();
                len = channel.read(buf);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (rFile != null) {
                    rFile.close();
                }
            } catch (Exception e2) {
                e2.printStackTrace();
            }
        }
    }

上面仅仅举例了FileChannel + ByteBuffer的文件读取方式，还有DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel，可以自己根据文档进行熟悉。

Java NIO

NIO和传统IO区别

Java NIO

Channel

Buffer（缓冲区）

Selector

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