NIO概述
我们的程序再读取数据的时候是按照：
程序读取数据模型
程序执行效率更多是由I/O效率决定的
在JDK4 中引入了NIO，可以最大限度的满足Java程序I/O的需求
NIO中有三大核心组件：Channel、Buffer、Selector
NIO与传统IO的区别
- 传统的IO是面向流的，每次从流中读取一个或多个字节。只能向后读取，不能向前读取
- NIO是面向缓冲区的，把数据读取到一个缓冲区中，可以在缓冲区中向前/向后移动，增加了程序的灵活性
-
在NIO中，所有的数据都需要通过channel传输，通道可以直接将一块数据映射到内存中，Channel是双向的，可以读取数据，也可以保存数据。程序不能直接读写Channel通道，Channel只与Buffer缓冲区进行交互。
读取模型：
NIO操作数据模型 - IO流是线程阻塞的，当我们在调用read()/write()读写数据时，线程会阻塞。直到数据读取完毕或者数据完全写入，在读写过程中，线程不能做其他的任务。而NIO不是线程阻塞的，当线程从Channel读取数据的时候如果通道中没有可用的数据，线程不会阻塞。线程可以做其他的任务
Buffer
Buffer缓冲区实际上就是一个数组，把数组的内容与信息包装成一个Buffer对象，它提供了一组访问这些信息的方法。缓冲区Buffer本质上就是一个数组
Buffer的属性
- capacity：容量，是指缓冲区可以存储多少个数据。容量在创建Buffer缓冲区时指定大小，创建后不能再修改
- 如果缓冲区满了，需要清空缓冲区后才能继续写数据
- position：表示当前位置，即缓冲区写入/读取的位置，刚创建Buffer之后，position初始化为0，写入一个数据后，position就向后移动一个单元，最大值是capacity-1
- 当buffer从写模式切换到读模式：position会被重置为0，从buffer的开始位置读取数据，每读取一个数据，position就向后移动一个单元
- limit：指第一个不能读出或写入的位置。limit上限后面的单元既不能读也不能写。
- 在Buffer缓冲区的写模式下，limit表示能够写入多少个数据
- 在Buffer缓冲区的读模式下，limit表示最多可以读取多少个数据
- mark标记：设置一个标记位置，可以调用mark()方法，将标记设置在对应的position位置。当调用reset()方法时，就把position设置为mark标记的位置
- 0<= mark <= position <=limit <=capacity
下面我们用一个图说明
初始化
然后向缓冲区中存储6个字符
存储数据
调用flip()将缓冲区由写模式切换为读模式
写模式切换为读模式
- 切换模式后，position重新置为0，limit置为position的位置
Buffer的常用API
在NIO中关键的Buffer：ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer。这些Buffer覆盖了能够通过I/O发送的所有基本类型：byte、char、double、float、int、long、short。开发中常用的是ByteBuffer、CharBuffer
- allocate(capacity)：可以创建一个指定容量的缓冲区
- put()：用于向缓冲区中存储数据
- get()：用于从缓冲区中读取数据
- compact()：压缩数据。当缓冲区中还有未读完的数据，可以调用compact()进行压缩，将所有未读取的数据复制到Buffer的起始位置，把position设置到最后一个未读元素的后面。limit属性设置为capacity
- capacity()：返回缓冲区的大小
- hasRemaing()：用于判断当前的position后面是否还有可处理的数据，即判断position与limit是否还有数据
- limit()：返回limit上限的位置
- mark()：设置缓冲区的标志位置，这个值只能在0~position之间，可以通过reset()返回到这个位置
- position()：可以返回position当前位置
- remaining()：返回当前position位置与limit之间的数据个数
- reset()：将position设置到mark标记的位置
- rewind()：将position设置为0，然后取消mark标记
- clear()：清空缓冲区，仅仅是修改position标志为0，设置limit为capacity，缓冲区的数据还是存在的
- flip()：可以把缓冲区由写模式切换到读模式，写模式切换到读模式后，先把limit设置为position位置，再把position设置为0。
- remaining()：返回当前position到limit的数量
code演示
//创建CharBuffer缓冲区对象
CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(12);
//输出Capacity、position、limit
System.out.println("capacity" + charBuffer.capacity() + "position" + charBuffer.position() + "limit" + charBuffer.limit());//输出capacity12position0limit12
//向缓冲区中存储数据 put
charBuffer.put('D');
charBuffer.put('L');
charBuffer.put('6');
charBuffer.put('5');
charBuffer.put('0');//positon指到5的索引
System.out.println("capacity" + charBuffer.capacity() + "position" + charBuffer.position() + "limit" + charBuffer.limit());
//切换缓冲区的读写模式
charBuffer.flip();
//输出limit 5 positon 0 capacity 12
System.out.println("capacity" + charBuffer.capacity() + "position" + charBuffer.position() + "limit" + charBuffer.limit());
//调用get方法读取数据 get从position读取
System.out.println(charBuffer.get());
//读取一个数据后，position会向后移动
System.out.println(charBuffer.position());//输出1
//再向buffer中存储数据,由于此时position为1所以此时存储数据 数据将会存储在1的位置
charBuffer.put('X');
System.out.println(charBuffer.position());//输出2
//设置一个mark标记
charBuffer.mark();
//再读取一个字符
System.out.println(charBuffer.get());//取出的数据是6 position继续后移 position3
System.out.println(charBuffer.position());
//调用reset方法，重置position为mark标记位置
charBuffer.reset();//position设置为mark位置 position为2
System.out.println(charBuffer.position());
//调用compact进行压缩，压缩会把buffer中未读取的数据复制到position位0的位置
charBuffer.compact();//未读取的数据位L50
System.out.println(charBuffer.position());//Position 为3
//调用clear 清空缓冲区 清空后缓冲区的数据还在
charBuffer.clear();
System.out.println(charBuffer.position());
缓冲区的批量传输
public class NIOTest02 {
public static void main(String[] args) {
CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(17);
//批量存储到缓冲区中
charBuffer.put("hello who are you");
//切换读模式
charBuffer.flip();
System.out.println(charBuffer);
System.out.println(charBuffer.capacity() + "position" + charBuffer.position() + "limit" +
charBuffer.limit());
//创建数组存储缓冲区中的数据
char[] dst = new char[14];
/* //批量传输时的大小是固定的，如果没有指定大小，意味着把数据填满数组中
CharBuffer remainCharBuffer = charBuffer.get(dst);
//输出 hello who are
System.out.println(dst);
//输出 you 剩余的数据
System.out.println(remainCharBuffer);
//remaining表示剩余数量
charBuffer.get(dst,0,charBuffer.remaining());
System.out.println(Arrays.toString(dst));*/
//循环读取缓冲区的数据
charBuffer.clear();
while (charBuffer.hasRemaining()) {
int remaining = charBuffer.remaining();
int len = Math.min(dst.length, remaining);
charBuffer.get(dst, 0, len);
System.out.println(new String(dst, 0, len));
}
//批量写入数据
char[] contents = {'a', 'b', 'c', 'd'};
//把字符数组中的数据保存到缓冲区中,空间不够会报异常
// charBuffer.put(contents);
//调整position
charBuffer.position(14);
charBuffer.put(contents, 0, charBuffer.remaining());
charBuffer.flip();
System.out.println(charBuffer);
}
}
缓冲区的创建方式
- 分配操作 allocate() 分配一个私有的指定容量大小的数组来存储元素
- 包装操作创建缓冲区 使用提供的数组作为存储空间来存储缓冲区中的数据，不再分配其他空间
//分配方式创建缓冲区
CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(16);
//包装方式创建缓冲区
char[] myArray = new char[16];
CharBuffer wrapBuffer = CharBuffer.wrap(myArray);
我们通过put方式向缓冲区中保存数据，会直接影响到数组
对数组进行任何修改，也会影响缓冲区对象
char[] myArray = new char[16];
CharBuffer wrapBuffer = CharBuffer.wrap(myArray);
//调用put向缓冲区中添加数据
wrapBuffer.put("hello");
//查看数组
System.out.println(Arrays.toString(myArray));
//对数组进行修改，看是否会影响缓冲区
myArray[0]='x';
//读取buffer中的数据
wrapBuffer.flip();
wrapBuffer.position(0);
System.out.println(wrapBuffer);
无论使用allocat()还是通过wrap()创建的缓冲区都是间接的，简介缓冲区都会使用备份数组
- hasArray() 可以判断是否有一个可存取的备份数组 如果返回true，可以通过array()返回缓冲区对象使用的备份数组的引用
//判断是否有备份数组
if (wrapBuffer.hasArray()) {
//获取备份数组
char[] array = wrapBuffer.array();
System.out.println(array);
}
缓冲区的复制与分割
- duplicate()：复制一个缓冲区
//创建缓冲区
CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(16);
//将数据存储到缓冲区
charBuffer.put("hello");
//position = 5
System.out.println(charBuffer.position()+"capacity"+charBuffer.capacity()
+"limit"+charBuffer.limit());
//缓冲区的复制
CharBuffer duplicate = charBuffer.duplicate();
System.out.println(duplicate.position()+"capacity"+duplicate.capacity()
+"limit"+duplicate.limit());
duplicate.flip();
System.out.println(duplicate);
实际上 charbuffer与duplicate使用的是同一个数组
//charbuffer与duplicate使用的是同一个数组
duplicate.clear();
duplicate.put("NIOworld");
//存储数据后，查看charbuffer中的数据是否有变化
charBuffer.flip();
System.out.println(charBuffer);
- slice()：分割缓冲区，根据[position、limit)的区间创建一个新的缓冲区
//分割缓冲区，设置dulicate的position为3
duplicate.position(3);
CharBuffer sliceBuffer = duplicate.slice();
System.out.println("capacity"+sliceBuffer.capacity()+"position" + sliceBuffer.position() + "limit" + sliceBuffer.limit());
System.out.println(sliceBuffer);