Java基础(五) | 不得不谈的IO与NIO

本文主要讲述IO与NIO的使用及异同，通过具体的代码实例，熟悉用法；

一、IO

Java中IO布局如图1所示：

图1：IO流总览.png

• 按流向区分
  程序读（即向内存写），为输入流；程序写（即从内存写），为输出流；

• 按操作单元区分
  以单个字节为单位，为字节流；多个字节统一操作，为字符流；
  字节流：处理所有数据类型，图片、视频和音频；
  字符流：只能处理文本数据；

• 按功能区分

  
  
  图2：节点流.png
  
  

  节点流：数据与程序直接连接，如图2为常见的节点流：
  处理流：
  缓冲流（BufferInputStream 增加缓冲功能，提高效率）
  转换流（InputStreamReader 实现字节流和字符流的转换）
  数据流（DataInputStream 直接操作基本类型的数据）

• 流操作之四部曲
  1 数据源：InputStream Reader 数据汇 ：OutputStream Writer
  2 纯本文：Read Writer 非纯本文：InputStream OutStream
  3 数据源设备：磁盘（File） 内存（Memory）键盘（System.in）
  数据汇设备：磁盘（File） 内存（Memory）屏幕（System.out）
  4 提高效率：利用转换流中的BufferReader等

• 实例代码（列出目录信息）

public class FileDictory {
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        //此处注意转义字符
        File dir=new File("D:\\From-phone\\pic\\info");
        List list = new ArrayList();
        getDictory(dir,list);
        writeToFile(list,new File(dir,"crossinfo.txt"));
    }
    
    public static void print(List list){
        for(File f : list){
            System.out.println(f.getAbsolutePath());
        }
    }
    public static void getDictory(File dir,List list){
        File[] files = dir.listFiles();
        for(File f: files){
            if(f.isDirectory())
                getDictory(f,list);
            else
                list.add(f);
        }
    }

    // 操作流的基本框架
    public static void writeToFile(List list,File file) throws IOException {
        // 外部创建引用，内部实例化
        BufferedWriter bw = null;
        try{
            bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
            for(File f:list){
                bw.write(f.getAbsolutePath());
                bw.newLine();
            }
        }
        catch(IOException e){
            throw e;
        }
        finally{
            // 流释放检查
            try{
                if(bw!=null){
                    bw.close();//不同代码块的访问
                }
            }
            catch(IOException e){
                throw e;
            }
        }
    }
}

二、NIO

• 核心对象
  标准NIO的核心对象为Buffer和Channel，网络NIO的核心对象为Selector；
  应用程序直接接触为Buffer，不与Channel进行交流；

• Buffer的写读模式切换
  Buffer本身为一个数组，与普通数组不同的是具有position、limit和capacity三个参数，丰富其功能；
  写模式时，limit和capacity为数组长度，position随着写过程进行不断叠加；
  写读转换时，limit为写过程结束时position所在位置，capacity不变，position反转为数组起始位置；
  具体过程参照Buffer工作原理

• Buffer的clear和compact方法
  clear将缓冲区数据全部清空，compact将缓冲区未读数据全部移动到缓冲区起始位置；

• Channel的特点
  双向通道，可以实现读写功能；应用程序不直接访问Channel对象；

• Selector对象
  Selector对象详解

• 实例代码（文件拷贝）

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        
        FileInputStream fis = new FileInputStream("source.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("destination.txt");
        FileChannel inCha = fis.getChannel();
        FileChannel outCha = fos.getChannel();
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            
        while(true){
            int res = inCha.read(buffer);
            if(res == -1){
                break;
            }
            // 实现写读模式切换
            buffer.flip();
            outCha.write(buffer);
            buffer.clear();
        }
        
        inCha.close();
        outCha.close();
        fis.close();
        fos.close();
    }

三、IO与NIO的异同

• IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。

• IO的各种流是阻塞的，NIO是非阻塞模式。

• Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。