Java NIO操作（一）

2018-04-21 本文已影响43人 SUNOW2

基本概念描述

1.1 NIO

NIO即New IO，在KJDK1.4中引入，IO和NIO具有相同的作用和目的，但IO用到的是流，而NIO用到的是块，所以NIO的效率要比IO高。
在JAVA API中提供了两套NIO，分别是标准输入输出NIO，以及网络编程NIO。
Java NIO是同步非阻塞通信。举个例子就是叫一个线程不停地观察IO操作所处的状态，根据状态去处理。同步的原因是它的read/write/accept方法的内核IO操作都会阻塞当前线程。

1.2 流和块的比较

IO是以流的方式处理数据，而NIO是以块的方式处理数据。

面向流的IO一次一个字节的处理数据，一个输入流产生一个字节，一个输出流消费一个字节，有利于使用过滤器，但是面向流的IO通常处理得很慢。

面向块的IO以块的方式处理数据，每一个操作都在一步中产生或者消费一个数据块。所以面向块的IO通常处理得很快。

NIO基础

Buffer和Channel是标准NIO中的核心对象，Selector是网络NIO的核心对象。
Channel是对原IO中流的模拟，任何来源和目的数据都必须通过一个Channel对象，一个Buffer实质上是一个容器对象，发给Channel的所有对象都必须先放到Buffer中；同样的，从Channel中读取的任何数据都要读到Buffer中。

关于Buffer

Buffer是一个对象，它包含一些要写入的或读出的数据，在NIO中，数据是放入Buffer对象的，而在IO中，数据是直接写入或者读到Stream对象的，应用程序不能直接对Channel对象进行读写操作，而必须通过Buffer来进行，即Channel是通过Buffer来读写数据的。
在NIO中，所有的数据都是用Buffer处理的，他是NIO读写数据的中转池。Buffer实质上是一个数组，通常是一个字节数据，但也可以是其他类型的数组。
使用Buffer读写数据一般遵循四个步骤：

写入数据到Buffer
调用flip()方法
从Buffer中读取数据
调用clear()方法或者compact()方法
当向Buffer写入数据时，Buffer会记录写了多少数据。一旦要读取数据，需要通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式。在读模式下，可以读取之前写入到Buffer中的所有数据。

读完了数据之后，可以采用clear()或者compact()方法清空整个缓冲区。clear()会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据，任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将被放到缓冲区未读数据的后面。

关于Channel

Channel是一个对象，可以通过它读取和写入数据，可以看作IO中的流。

Channel是双向的，既可以读又可以写，而流是单向的
Channel可以进行异步的读写
对Channel的读写必须通过buffer对象
在Java NIO中，Channel主要有以下几种类型:

FileChannel: 从文件中读取数据的
DatagramChannel：读取UDP网络协议数据
SocketChannel：读写TCP网络协议数据
ServerSocketChannel：可以监听TCP连接

NIO的读写

从文件中读取

在NIO系统中，任何时候执行一个操作，都是从Channel读取数据到Buffer
从文件读取数据的步骤:

从FileInputStream获取Channel
创建Buffer
从Channel读取数据到Buffer
具体的实现过程
第一步: 获取通道

FileInputStream fin = new FileInputStream("...");
FileChannel fc = fin.getChannel();

第二步：创建缓冲区

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

第三步: 将数据从通道写入缓冲区

fc.read(buffer);

写入数据到文件

第一步: 获取一个通道

FileOutputStream fout = new FileOutputStream("...");
FileChannel fc = fout.getChannel();

第二步：创建缓冲区，将数据放入缓冲区

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
for(int i = 0; i < message.length; i++){
   buffer.put(message[i]);
}
buffer.flip();

第三步：把缓冲区数据写入通道中

fc.write(buffer);

注意点: InputStream输入流，用于读入数据
OutputStream输出流，用于写出数据。

读写结合

  public static void copyFileWithNIO(String src, String dst) throws IOException {
        FileInputStream fin = new FileInputStream(new File(src));
        FileOutputStream fout = new FileOutputStream(new File(dst));

        FileChannel finChannel = fin.getChannel();
        FileChannel foutChannel = fout.getChannel();

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        while (true) {
            int eof = finChannel.read(buffer);
            if (eof == -1) {
                break;
            }
//            重新设置一下buffer的position=0， limit=position
            buffer.flip();
//            开始写
            foutChannel.write(buffer);
//            写完要重置buffer,重新设置position=0, limit=capacity
            buffer.clear();
        }
        finChannel.close();
        foutChannel.close();
        fin.close();
        fout.close();
    }

需要注意的点

4.1检查状态

当没有更多的数据时，拷贝就算完成，此时，read()方法会返回-1,用该方法判断是否读完。

int r = fin.read(buffer);
if(r == -1) {
  System.out.println("文件读取结束")；
  break;
}

4.2 Buffer类的flip、clear方法

控制buffer状态的三个变量

position:跟踪已经写了多少数据或者读了多少数据，它指向的是下一个字节来自哪个位置
limit:代表还有多少数据可以取出，或者还有多少空间可以写入，它的值小于等于capacity
capacity:代表缓冲区的最大容量，一般新建一个缓冲区的时候，limit的值和capacity的值是相等的
flip()、clear()用于设置这些值
flip()方法的源码

public final Buffer flip() {
  limit = position;
  position = 0;
  mark = -1;
  return this;
}

flip()方法把当前的指针位置position设置成了limit，再将当前指针position指向数据的最开始端，然后就可以将数据从缓冲区写入通道。position被设置为0,意味着我们得到的下一个字节是第一个字节。limit已被设置为原来的position，这意味着它包括以前读到的所有字节，并且一个字节也不少。

clear()方法的源码

public final Buffer clear() {
  position = 0; 
  limit = capacity;
  mark = -1;
  return this;
}

clear()方法重新设置了缓冲区以便接收更多的字节。

原文出处:http://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/48160753