NIO部分
内容：
1. Java NIO 简介
2. Java NIO 与 IO 的主要区别
3. 缓冲区(Buffer)和通道(Channel)
4. 文件通道(FileChannel)
5. NIO 的非阻塞式网络通信
选择器(Selector)
1 Java NIO 简介
Java NIO（New IO） 是从Java 1.4版本开始引入的
一个新的IO API，可以替代标准的Java IO API。
NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用
的方式完全不同， NIO支持面向缓冲区的、基于
通道的IO操作。 NIO将以更加高效的方式进行文
件的读写操作
2 Java NIO 与 IO 的主要区别
| IO |
NIO |
| 面向流(Stream Oriented) |
面向缓冲区(Buffer Oriented) |
| 阻塞IO(Blocking IO) |
非阻塞IO(Non Blocking IO) |
| (无) |
选择器(Selectors) |
3通道和缓冲区
Java NIO系统的核心在于：通道(Channel)和缓冲区
(Buffer)。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。
简而言之， Channel 负责传输， Buffer 负责存储
3.1 缓冲区
缓冲区（Buffer） ：一个用于特定基本数据类
型的容器。由 java.nio 包定义的，所有缓冲区
都是 Buffer 抽象类的子类。
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
据数据类型不同(boolean 除外) ，有以下 Buffer 常用子类：
ByteBuffer
CharBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer
上述 Buffer 类 他们都采用相似的方法进行管理数据，只是各自
管理的数据类型不同而已。都是通过如下方法获取一个 Buffer
对象：
static XxxBuffer allocate(int capacity) : 创建一个容量为 capacity 的 XxxBuffer 对象
Buffer 中的重要概念：
容量 (capacity) ： 表示 Buffer 最大数据容量，缓冲区容量不能为负，并且创
建后不能更改。
限制 (limit)： 第一个不应该读取或写入的数据的索引，即位于 limit 后的数据
不可读写。缓冲区的限制不能为负，并且不能大于其容量。
位置 (position)： 下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为
负，并且不能大于其限制
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.
标记、 位置、 限制、 容量遵守以下不变式： 0 <= mark <= position <= limit <= capacity
Buffer常用方法
| 方 法 |
描 述 |
| Buffer clear() |
清空缓冲区并返回对缓冲区的引用 |
| Buffer flip() |
将缓冲区的界限设置为当前位置，并将当前位置充值为 0 |
| int capacity() |
返回 Buffer 的 capacity 大小 |
| boolean hasRemaining() |
判断缓冲区中是否还有元素 |
| int limit() |
返回 Buffer 的界限(limit) 的位置 |
| Buffer limit(int n) |
将设置缓冲区界限为 n, 并返回一个具有新 limit 的缓冲区对象 |
| Buffer mark() |
对缓冲区设置标记 |
| int position() |
返回缓冲区的当前位置 position |
| Buffer position(int n) |
将设置缓冲区的当前位置为 n , 并返回修改后的 Buffer 对象 |
| int remaining() |
返回 position 和 limit 之间的元素个数 |
| Buffer reset() |
将位置 position 转到以前设置的 mark 所在的位置 |
| Buffer rewind() |
将位置设为为 0， 取消设置的 mark |
例如：
通道与缓存的使用
FileInputStream rfs = new FileInputStream(
"E:/StormMedia/StormCache/AEC87B9AC1F1137CE10AE2C896E55C49D7FC282F/meta.cache");
FileOutputStream ofs = new FileOutputStream("d:/abc.cache");
FileChannel wfc = rfs.getChannel();
FileChannel ofc = ofs.getChannel();
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
while (wfc.read(buf) != -1) {
buf.flip();
ofc.write(buf);
buf.clear();
}
ofc.close();
wfc.close();
rfs.close();
ofs.close();
3.2 直接与非直接缓冲区
字节缓冲区要么是直接的，要么是非直接的。如果为直接字节缓冲区，则 Java 虚拟机会尽最大努力直接在
此缓冲区上执行本机 I/O 操作。也就是说，在每次调用基础操作系统的一个本机 I/O 操作之前（或之后），
虚拟机都会尽量避免将缓冲区的内容复制到中间缓冲区中（或从中间缓冲区中复制内容）。
直接字节缓冲区可以通过调用此类的 allocateDirect() 工厂方法来创建。此方法返回的缓冲区进行分配和取消
分配所需成本通常高于非直接缓冲区。直接缓冲区的内容可以驻留在常规的垃圾回收堆之外，因此，它们对
应用程序的内存需求量造成的影响可能并不明显。所以，建议将直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的
本机 I/O 操作影响的大型、持久的缓冲区。一般情况下，最好仅在直接缓冲区能在程序性能方面带来明显好
处时分配它们。
直接字节缓冲区还可以通过 FileChannel 的 map() 方法 将文件区域直接映射到内存中来创建。该方法返回
MappedByteBuffer 。 Java 平台的实现有助于通过 JNI 从本机代码创建直接字节缓冲区。如果以上这些缓冲区
中的某个缓冲区实例指的是不可访问的内存区域，则试图访问该区域不会更改该缓冲区的内容，并且将会在
访问期间或稍后的某个时间导致抛出不确定的异常。
字节缓冲区是直接缓冲区还是非直接缓冲区可通过调用其 isDirect() 方法来确定。提供此方法是为了能够在
性能关键型代码中执行显式缓冲区管理。
例如：直接缓冲区复制
FileChannel rd = FileChannel.open(Paths.get("E:/wu/centeros操作/centeros挂载u盘.txt"),StandardOpenOption.READ);
FileChannel wr = FileChannel.open(Paths.get("d:/aa.txt"), StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.CREATE);
MappedByteBuffer rmap = rd.map(MapMode.READ_ONLY, 0,rd.size());
MappedByteBuffer wmap = wr.map(MapMode.READ_WRITE,0, rd.size());
byte[] by=new byte[rmap.limit()];
rmap.get(by);
wmap.put(by);
rd.close();
wr.close();
5. NIO 的非阻塞式网络通信
选择器(Selector)
例如：阻塞方式
package demo;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import org.junit.Test;
public class JucBlockCh03 {
@Test
public void client() throws IOException{
SocketChannel socket = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8877));
FileChannel rd=FileChannel.open(Paths.get("e:/homework1.zip"), StandardOpenOption.READ);
ByteBuffer buf=ByteBuffer.allocate(1024*8);
while(rd.read(buf)!=-1){
buf.flip();
socket.write(buf);
buf.clear();
}
rd.close();
socket.close();
}
@Test
public void server() throws IOException{
ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
server.bind(new InetSocketAddress(8877));
//接收客户端请求
SocketChannel accept = server.accept();
//生成写入文件的本地通道
FileChannel wr=FileChannel.open(Paths.get("d:/aa.zip"),StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);
ByteBuffer buf=ByteBuffer.allocate(1024*8);
System.out.println("准备读取数据...");
//从客户端读取数据
while(accept.read(buf)!=0){
buf.flip();
wr.write(buf);
buf.clear();
}
accept.close();
wr.close();
server.close();
}
}
选择器（Selector）：是 SelectableChannel 的多路复用器。用于监控 SelectableChannel 的 IO 状况
//客户端
@Test
public void client() throws IOException{
//1. 获取通道
SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));
//2. 切换非阻塞模式
sChannel.configureBlocking(false);
//3. 分配指定大小的缓冲区
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
//4. 发送数据给服务端
Scanner scan = new Scanner(System.in);
while(scan.hasNext()){
String str = scan.next();
buf.put((new Date().toString() + "\n" + str).getBytes());
buf.flip();
sChannel.write(buf);
buf.clear();
}
//5. 关闭通道
sChannel.close();
}
//服务端
@Test
public void server() throws IOException{
//1. 获取通道
ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
//2. 切换非阻塞模式
ssChannel.configureBlocking(false);
//3. 绑定连接
ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));
//4. 获取选择器
Selector selector = Selector.open();
//5. 将通道注册到选择器上, 并且指定“监听接收事件”
ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
//6. 轮询式的获取选择器上已经“准备就绪”的事件
while(selector.select() > 0){
//7. 获取当前选择器中所有注册的“选择键(已就绪的监听事件)”
Iterator
while(it.hasNext()){
//8. 获取准备“就绪”的是事件
SelectionKey sk = it.next();
//9. 判断具体是什么事件准备就绪
if(sk.isAcceptable()){
//10. 若“接收就绪”，获取客户端连接
SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();
//11. 切换非阻塞模式
sChannel.configureBlocking(false);
//12. 将该通道注册到选择器上
sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
}else if(sk.isReadable()){
//13. 获取当前选择器上“读就绪”状态的通道
SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel();
//14. 读取数据
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
int len = 0;
while((len = sChannel.read(buf)) > 0 ){
buf.flip();
System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));
buf.clear();
}
}
//15. 取消选择键 SelectionKey
it.remove();
}
}
}
案例2：
@Test
public void send() throws IOException{
DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();
dc.configureBlocking(false);
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
Scanner scan = new Scanner(System.in);
while(scan.hasNext()){
String str = scan.next();
buf.put((new Date().toString() + ":\n" + str).getBytes());
buf.flip();
dc.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));
buf.clear();
}
dc.close();
}
@Test
public void receive() throws IOException{
DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();
dc.configureBlocking(false);
dc.bind(new InetSocketAddress(9898));
Selector selector = Selector.open();
dc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while(selector.select() > 0){
Iterator
while(it.hasNext()){
SelectionKey sk = it.next();
if(sk.isReadable()){
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
dc.receive(buf);
buf.flip();
System.out.println(new String(buf.array(), 0, buf.limit()));
buf.clear();
}
}
it.remove();
}
}