NIO详解以及NIO的文件IO操作

一、NIO概述

java.nio全称java non-blockingIO，是指JDK1.4开始提供的新API。从JDK1.4开始，Java提供了一系列改进的输入/输出的新特性，被统称为NIO(即NewIO)。新增了许多用于处理输入输出的类，这些类都被放在java.nio包及子包下，并且对原java.io包中的很多类进行改写，新增了满足NIO的功能。

NIO和BIO有着相同的目的和作用，但是它们的实现方式完全不同，BIO 以流的方式处理数据,而NIO以块的方式处理数据，块I/O的效率比流I/O高很多。另外，NIO是非阻塞式的，这一点跟BIO也很不相同，使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络。NIO主要有三大核心部分: Channel(通道)， Buffer(缓冲区), Selector(选择器)。传统的BIO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)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。Selector(选择区)用于监听多个通道的事件(比如:连接打开，数据到达)。因此使用单个线程就可以监听多个数据通道。

二、通道和缓冲区

2.1 概述

通道和缓冲区是NIO中的核心对象，几乎在每一个 I/O 操作中都要使用它们。
通道是对原 I/O 包中的流的模拟。到任何目的地(或来自任何地方)的所有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。发送给一个通道的所有对象都必须首先放到缓冲区中；同样地，从通道中读取的任何数据都要读到缓冲区中。

2.2 什么是缓冲区

Buffer 是一个对象， 它包含一些要写入或者刚读出的数据。 在 NIO 中加入 Buffer 对象，体现了新库与原 I/O 的一个重要区别。在面向流的 I/O 中，可以将数据直接写入或者将数据直接读到 Stream 对象中。

在 NIO 库中，所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的。在写入数据时，它是写入到缓冲区中的。任何时候访问 NIO 中的数据，您都是将它放到缓冲区中。

缓冲区实质上是一个数组。通常它是一个字节数组，但是也可以使用其他种类的数组。但是一个缓冲区不仅仅是一个数组。缓冲区提供了对数据的结构化访问，而且还可以跟踪系统的读/写进程。

2.3 缓冲区类型

最常用的缓冲区类型是 ByteBuffer。一个 ByteBuffer 可以在其底层字节数组上进行 get/set 操作(即字节的获取和设置)。

对于每一种基本 Java 类型都有一种缓冲区类型：

ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer

每一个 Buffer 类都是 Buffer 接口的一个实例。 除了 ByteBuffer，每一个 Buffer 类都有完全一样的操作，只是它们所处理的数据类型不一样。因为大多数标准 I/O 操作都使用 ByteBuffer，所以它具有所有共享的缓冲区操作以及一些特有的操作。
ByteBuffer类(二进制数据)该类的主要方法如下:

1. public abstract ByteBuffer put(byte[] b); 存储字节数据到缓冲区
2. public abstract byte[] get(); 从缓冲区获得字节数据
3. public final byte[] array(); 把缓冲区数据转换成字节数组
4. public static ByteBuffer allocate(int capacity); 设置缓冲区的初始容量
5. public static ByteBuffer wrap(byte[] array); 把一个现成的数组放到缓冲区中使用
6. public final Buffer flip(); 翻转缓冲区，重置位置到初始位置

2.4 什么是通道

Channel是一个对象，可以通过它读取和写入数据。拿 NIO 与原来的 I/O 做个比较，通道就像是流。

所有数据都通过 Buffer 对象来处理。一半不会将字节直接写入通道中，相反，是将数据写入包含一个或者多个字节的缓冲区。同样，不会直接从通道中读取字节，而是将数据从通道读入缓冲区，再从缓冲区获取这个字节。

2.5 通道类型