1. java nio
java nio 意为java new IO. 它与java IO有以下三点区别:
- nio是面向
缓存的, 而io是面向流的. - nio是
非阻塞的, 而io是完全阻塞的. - 在nio中, 一个
Selector可以管理多个通道, 而io则无此能力.
2. nio的三个关键组件?
- Channel: 通道, 即数据源.
- Buffer: 缓冲区
- Selector: 选择器, 一个
Selector可以管理多个Channel.
数据可以从Channel读入Buffer, 也可以从Buffer写入Channel.
3. Channel
Channel定义了以下几个接口:
-
Channel: 所有Channel的基类.
boolean isOpen();
-
ReadableByteChannel: 定义了将数据从Channel读入Buffer的操作,
// 返回读取的字节数, 读完则返回`-1`.
int read(Buffer b);
-
WritableByteChannel: 定义了将数据从Buffer写入Channel的操作.
// 返回写入的字节数，可能为零
int write(Buffer b);
注:只会写入未读过的数据.
-
GatheringByteChannel: 将多个Buffer中的数据依次写入Channel.
// 返回写入的字节数，可能为零
long write(Buffer[] fs);
long write(Buffer[] fs, int offset, int length);
注:只会写入未读过的数据.
-
ScatteringByteChannel: 将Channel中的数据依次读入多个Buffer中
long read(Buffer[] bs);
long read(Buffer[] bs, int offset, int length);
ByteChannel:
继承了WritableByteChannel和ReadableByteChannel.没有定义新的方法.InterruptibleChannel: 通道的异步关闭
void close();
3.1 FileChannel
操作文件
可以通过FileInputStream, FileOutputStream, RandomAccessFile对象的getChannel()方法获取.
// 通道中文件的位置, 返回从文件开始到当前位置的字节数
long position();
// 设置文件的位置
FileChannel position(long newPosition);
// 文件大小(字节)
long size();
// 将文件截取为指定大小, 返回截取后的文件大小(字节)
FileChannel truncate(long size);
// 将通道中文件的更新写入磁盘
void force(boolean metaData);
// 将此通道的文件写入到给定的可写入通道, 返回实际写入的字节数
long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel channel);
// 从给定的通道读入数据, 返回实际读取的字节数
long transferFrom(ReadableByteChannel src, long position, long count);
// 将此通道的文件区域直接映射到内存中。
MappedByteBuffer map(FileChannel.MapMode mode, long position, long size);
// 获取锁, 会阻塞
FileLock lock();
// 获取锁, 会阻塞
FileLock lock(long position, long size, boolean shared);
// 获取锁, 不会阻塞
FileLock trylock();
// 获取锁, 不会阻塞
FileLock trylock(long position, long size, boolean shared);
3.2 DatagramChannel
处理UDP包的通道.
// 连接通道的套接字
DatagramChannel connect(SocketAddress remote);
// 断开连接
DatagramChannel disConnect();
// 是否连接
boolean isConnected();
// 打开通道
DatagramChannel open();
// 接收数据
SocketAddress receive(ByteBuffer dst);
// 发送数据
int send(ByteBuffer src, SocketAddress target);
// 获取此通道的套接字
DatagramSocket socket();
// 返回此通道所支持的操作
int validOps();
3.3 SocketChannel
处理TCP包数据
// 连接
boolean connect(SocketAddress remote);
// 是否完成连接
boolean finishConnect();
// 是否已连接
boolean isConnected();
// 是否正在进行连接操作
boolean isConnectionPending();
// 打开通道
SocketChannel open();
// 打开通道并连接到远程地址
SocketChannel open(SocketAddress remote);
// 获取套接字
Socket socket();
// 返回通道所支持的操作
int validOps();
3.4 ServerSocketChannel
监听套接字
// 接收连接并生成一个新的SocketChannel
SocketChannel accept();
// 打开通道
ServerSocketChannel open();
// 获取通道的服务器套接字
ServerSocket socket();
// 返回通道所支持的操作
int validOps();
3.5 SelectableChannel
// 设置通道的阻塞模式, 在将其注册到Selector时必须要设置其为false.
SelectableChannel configureBlocking(boolean block);
// 将通道注册到Selector
SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att);
注:DatagramChannel, SocketChannel, ServerSocketChannel实现了该接口, FileChannel未实现该接口, 故FileChannel不能注册到Selector.
4. Buffer
缓冲区, 除了boolean以外所有的基本类型都一个与之对应的Buffer.
// Buffer的容量
int capacity();
// 清除Buffer, 并未清除缓冲区的实际内容, 只是将其当前位置置0, 限制设置为容量, 丢弃了标记.
Buffer clear();
// 首先将限制设置为当前位置，然后将位置设置为 0。如果已定义了标记，则丢弃该标记。
// 在read和put操作之后, 调用此方法后就可以write或get了.
Buffer flip();
// 是否有剩余
boolean hasRemaining();
// 是否是直接缓冲区
boolean isDirect();
// 是否只读
boolean isReadOnly();
// Buffer的限制
int limit();
// 设置Buffer的限制
Buffer limit(int newLimit);
// 在当前位置设置标记
Buffer mark();
// 当前位置
int position();
// 设置新的位置
Buffer position(int newPosition);
// 返回剩余
int remaining();
// 将当前位置更改为上次mark()的位置
Buffer reset();
// 可以从头开始重新读取Buffer中的数据
Buffer rewind();
4.1 ByteBuffer
字节缓冲区
// 分配给定容量的缓冲区
ByteBuffer allocate(int capacity);
ByteBuffer allocateDirect(int capacity);
// 压缩缓冲区, 删除已读数据, 未读数据前移, 然后接着往后写入.
ByteBuffer compact();
// 创建共享此缓冲区内容的新的字节缓冲区。
ByteBuffer duplicate();
// 创建共享此缓冲区内容的新的字节缓冲区
ByteBuffer slice();
// 创建此字节缓冲区的视图，作为 char 缓冲区。
// short, int, long, float, double都有与之对应的asXxxBuffer()
CharBuffer asCharBuffer();
// 缓冲区当前(或指定)位置的字节
byte get();
byte get(int index);
// 将此缓冲区的字节传输到给定的目标数组中
ByteBuffer get(byte[] dst);
// 读取此缓冲区的当前位置之后的两个字节，并将它们组成 char 值，然后将该位置增加 2。
// short, int, long, float, double都有与之对应的getXxx()方法
char getChar();
char getChar(int index);
// 将给定的字节写入缓冲区
ByteBuffer put(byte b);
ByteBuffer put(int index, byte b);
ByteBuffer put(byte[] src);
ByteBuffer put(ByteBuffer src);
// 将指定 char 值的字节按顺序写入到此缓冲区的当前位置，然后将该位置增加 2。
// short, int, long, float, double都有与之对应的putXxx()方法
ByteBuffer putChar(char value);
ByteBuffer putChar(int index, char value);
// 将 byte 数组包装到缓冲区中。缓冲区修改将导致数组修改，反之亦然。
ByteBuffer wrap(byte[] array);
ShortBuffer, CharBuffer, IntBuffer, LongBuffer, FloatBuffer, DoubleBuffer与ByteBuffer类似.
5. Selector
一个Selector可以处理多个通道.
// 关闭选择器
void close();
boolean isOpen();
// 返回此选择器的键集。
Set keys();
Set selectKeys();
// 打开一个选择器
Selector open();
// 返回创建此通道的提供者。
SelectorProvider provider();
// 选择一组键，其相应的通道已为 I/O 操作准备就绪。会阻塞. 没有返回0
int select();
int select(long timeout);
// 选择一组键，其相应的通道已为 I/O 操作准备就绪。不会阻塞
int selectNow();
// 使尚未返回的第一个选择操作立即返回。
Selector wakeup();
6. SelectionKey
选择器Selector与Channel的对应关系.
常量:
- OP_ACCEPT:
- OP_CONNECT:
- OP_READ:
- OP_WRITE:
方法:
// 设置附加对象
Object attach(Object obj)
// 获取附加对象
Object attach();
// 取消此key表示的Channel与Selector之间的注册关系
void cancel();
// 获取Channel
SelectableChannel channel();
// 获取注册的操作集
int interestOps();
// 设置操作集
SelectionKey interestOps(int ops);
// 是否可接受新的连接
boolean isAcceptable();
// 是否已连接
boolean isConnectable();
// 是否可读
boolean isReadable();
// 是否可写
boolean isWritable();
// 是否有效
boolean isValid();
// 已就绪的操作集
readyOps();
// 获取Selector
Selector selector();
关于操作集位运算:
| : 表示相加.
&~: 表示有则取消
&: 结果为0表示没有, 大于0表示有