NIO编程基础
NIO编程基础
一、NIO基础介绍
1、java NIO介绍
简介：java NIO（new IO）是一个可以替代标准Java IO API的IO AIP（从Java1.4开始），Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式。
2、java NIO与java IO区别
a、标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）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。
b、Java NIO: Non-blocking IO（非阻塞IO）而Java IO是阻塞的
Java NIO可以让你非阻塞的使用IO，例如：当线程从通道读取数据到缓冲区时，线程还是可以进行其他事情。当数据被写入到缓冲区时，线程可以继续处理它。从缓冲区写入通道也类似。
c、Java NIO: Selectors（选择器）
Java NIO引入了选择器的概念，选择器用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个的线程可以监听多个数据通道。
3、java NIO与java IO原理图
二、Buffer的数据存取
1、Buffer介绍：
Java NIO中的Buffer主要用于与NIO通道进行交互，数据是从通道读入到缓冲区，从缓冲区写入通道中的。
Buffer就像一个数组，可以保存多个相同类型的数据。根据类型不同（boolean除外），有以下Buffer常用子类：
ByteBuffer(最常用)、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer
2、核心参数和方法：
参数：
position 缓冲区正在操作的位置 默认从0开始。
limit 界面(缓冲区可用大小)
capacity 缓冲区最大容量，一旦声明不能改变
方法：
put() 往buff存放数据
get() 获取数据
代码：
//初始化byteBuffer大小
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
System.out.println(byteBuffer.position());
System.out.println(byteBuffer.limit());
System.out.println(byteBuffer.capacity());
System.out.println("----------往bytebuff存放数据....----------");
// 开始往byteBuffer中存放数据
byteBuffer.put("abcd1".getBytes());
System.out.println(byteBuffer.position());
System.out.println(byteBuffer.limit());
System.out.println(byteBuffer.capacity());
System.out.println("----------读取值...----------");
// 开启读取模式
byteBuffer.flip();
System.out.println("position"+byteBuffer.position());
System.out.println(byteBuffer.limit());
System.out.println(byteBuffer.capacity());
byte[] bytes = new byte[byteBuffer.limit()];
byteBuffer.get(bytes);
System.out.println(new String(bytes,0,bytes.length));
System.out.println("----------重复读取----------");
//重复读取
byteBuffer.rewind();
System.out.println("position:"+byteBuffer.position());
System.out.println(byteBuffer.limit());
System.out.println(byteBuffer.capacity());
byte[] bytes2= new byte[byteBuffer.limit()];
byteBuffer.get(bytes2);
System.out.println(new String(bytes2,0,bytes2.length));
System.out.println("----------清空缓冲区--------------");
// 清除缓冲区，注意清空缓冲区只是清空缓冲区的下标，里面的值并没有清空
byteBuffer.clear();
System.out.println("position:"+byteBuffer.position());
System.out.println(byteBuffer.limit());
System.out.println(byteBuffer.capacity());
System.out.println((char)byteBuffer.get());运行结果：
三、mark与reset用法
介绍：标记（mark）与重置（reset），标记是一个索引，通过Buffer 中的mark（）方法指定Buffer中一个特定的position，之后可以通过调用reset（）方法恢复到这个position。
代码块：
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
String str = "abcd";
byteBuffer.put(str.getBytes());
// 开启读的模式
byteBuffer.flip();
byte[] bytes = new byte[byteBuffer.limit()];
byteBuffer.get(bytes, 0, 2);
// 打印标记
byteBuffer.mark();
System.out.println(new String(bytes,0,2));
System.out.println(byteBuffer.position());
byteBuffer.get(bytes,2,2);
System.out.println(new String(bytes,2,2));
// 重置到mark标记处
byteBuffer.reset();
System.out.println("重置还原到mark标记处...");
System.out.println(byteBuffer.position());输出结果：
四、直接缓冲区与非直接缓冲区
1、非直接缓冲区
（1）介绍：通过allocate（）方法分配缓冲区，将缓冲区建立在JVM内存中。
（2）图示：
2、直接缓冲区
（1）介绍：通过 allocateDirect() 方法分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中。
（2）图示：
3、代码介绍
// 直接缓冲区 读写操作
@Test
public void test002() throws IOException {
long startTime = System.currentTimeMillis();
// 创建管道 Paths.get("1.png")改区也可以操作电脑磁盘Paths.get("f://1.mp4")
FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.png"), StandardOpenOption.READ);
FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("2.png"), StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);
// 定义映射文件
MappedByteBuffer inMappedByte = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
MappedByteBuffer outMappedByte = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());
// 直接对缓冲区操作
byte[] dsf = new byte[inMappedByte.limit()];
inMappedByte.get(dsf);
outMappedByte.put(dsf);
inChannel.close();
outChannel.close();
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("操作直接缓冲区耗时时间："+(endTime-startTime));
}
// 非直接缓冲区 读写操作
@Test
public void test001() throws IOException {
long startTime = System.currentTimeMillis();
// 读入流
FileInputStream fst = new FileInputStream("1.png");
// 写入流
FileOutputStream fot = new FileOutputStream("2.png");
// 创建通道
FileChannel inChannel = fst.getChannel();
FileChannel outChannel = fot.getChannel();
// 分配指定大小缓冲区
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
while(inChannel.read(buf) != -1) {
// 开启读取模式
buf.flip();
// 将数据写入到通道中
outChannel.write(buf);
buf.clear();
}
// 关闭通道、关闭连接
inChannel.close();
outChannel.close();
fot.close();
fst.close();
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("操作非直接缓冲区耗时时间："+(endTime-startTime));
}介绍：如果操作本项目的其他资源直接放在项目的根目录下。
4、直接缓存区和非直接缓存区
非直接缓冲区更安全，虽然它消耗的时间比直接缓存区多好几倍。
直接缓冲区占内存，日常项目中使用最多。
四、通道（Channel）:
1、介绍：通道表示打开到 IO 设备(例如：文件、套接字)的连接。若需要使用 NIO 系统，需要获取用于连接 IO 设备的通道以及用于容纳数据的缓冲区。然后操作缓冲区，对数据进行处理。Channel 负责传输， Buffer 负责存储。通道是由 java.nio.channels 包定义的。 Channel 表示 IO 源与目标打开的连接。Channel 类似于传统的“流”。只不过 Channel本身不能直接访问数据， Channel 只能与Buffer 进行交互。
2、通道接口和方法：
java.nio.channels.Channel 接口：
|--FileChannel
|--SocketChannel
|--ServerSocketChannel
|--DatagramChannel
获取通道
Java 针对支持通道的类提供了 getChannel() 方法
本地 IO：
FileInputStream/FileOutputStream
RandomAccessFile
网络IO：
Socket
ServerSocket
DatagramSocket
2. 在 JDK 1.7 中的 NIO.2 针对各个通道提供了静态方法 open()
3. 在 JDK 1.7 中的 NIO.2 的 Files 工具类的 newByteChannel()
五、分散读取聚集写入
1、分散读取
介绍：分散读取(scattering Reads)：将通道中的数据分散到多个缓冲区中
2、聚集写入
介绍：聚集写入(gathering Writes)：将多个缓冲区的数据聚集到通道中
3、代码介绍
// 随机访问
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("test.txt","rw");
// 获取通道
FileChannel channel = raf.getChannel();
// 分配指定大小指定缓存区
ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(100);
ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(1024);
// 分散读取
ByteBuffer[] bufs = {buf1,buf2};
channel.read(bufs);
for(ByteBuffer byteBuffer:bufs) {
// 切换成读模式
byteBuffer.flip();
}
System.out.println(new String(bufs[0].array(),0,bufs[0].limit()));
System.out.println("*************************************");
System.out.println(new String(bufs[1].array(),1,bufs[1].limit()));
System.out.println("------聚集读取---------");
RandomAccessFile raf2= new RandomAccessFile("test2.txt", "rw");
//获取通道
FileChannel channel2 = raf2.getChannel();
channel2.write(bufs);
raf2.close();
raf.close();
项目根目录下test.txt文件：
