Java NIO操作

内容：Java NIO 

    Java NIO介绍
    Java NIO缓存区
    通道和内存映射
    文件锁
    Selecto

一、Java NIO介绍

    1.Java传统的IO是面向Stream-Oriented，而NIO是面向Block-Oriented，也就是说NIO的操作正常情况下是相对比较大的Block快为单位的，而不是像Java IO一样是针对字节或字符进行操作；
    2.NIO提供与平台无关的Non-Blocking I/O,这种模式可以更加有效的处理大量链接的情况；
    3.NIO在原有IO基本功能的基础上，提供一些全新的功能：
        多路选择的非封锁式I/O设施；
        支持强大的内存映射
        支持文件锁
        支持译码器
        支持使用正则表达式来进行设施匹配
    4.在NIO所有的操作都是使用缓存区来处理的，也就是说NIO的读写操作就是基于缓存区完成的；

二：NIO下的缓存

    1.Buffer本身是一个线性的数据集（数据集中只能容纳某种特定类型的数据）；
    2.Buffer中有三个关键的值来表示Buffer的状态：
        a）Position:表示下一个缓冲区读取或者写入的操作的指针；
        b）Limit：表示还有多上数据要存储或者读取；
        c）Capacity：表示缓冲区的最大容量；
    3.直接缓冲区：在每次调用OS的I/O操作的时候，JVM都会尽量避免将缓存区的内容复制到中间缓存区；

//代码示例

import io.netty.buffer.ByteBuf;

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.IntBuffer;

/**
 * FileName: JavaNIO
 * Author:   hadoop
 * Email:    [email protected]
 * Date:     18-10-3 上午10:39
 * Description:
 *
 */
public class JavaNIO {
    public static void main(String[] args){
        IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(100);//开辟容量大小为100的IntBuffer
        ByteBuffer.allocate(5);//直接开辟缓冲区
        //ByteBuffer,CharBuffer,ShortBuffer,LongBuffer,FloatBuffer,DoubleBuffer
        System.out.println("Position: "+intBuffer.position()+ " ,Limit: "+intBuffer.limit()+" Capacity: "+intBuffer.capacity());
        int[] data = {9,8,7,6,5,4,3,2,1,0}; //定义整型数组
        intBuffer.put(100); //向缓存区写入整数100
        intBuffer.put(data);//直接把数组放入缓存区
        System.out.println("Position: "+intBuffer.position()+ " ,Limit: "+intBuffer.limit()+" Capacity: "+intBuffer.capacity());
        intBuffer.flip(); //重设缓冲区,
        System.out.println("Position: "+intBuffer.position()+ " ,Limit: "+intBuffer.limit()+" Capacity: "+intBuffer.capacity());
        while(intBuffer.hasRemaining()){
            System.out.println(intBuffer.get());
        }

        intBuffer.position(2);
        intBuffer.limit(4);
        IntBuffer sliced = intBuffer.slice();
        for (int i = 0; i < sliced.capacity();i++){
            System.out.println(sliced.get(i));
            int item = sliced.get(i);
            sliced.put(item-100);

        }
        System.out.println("+++++++++++++++");
        sliced.flip();
        while(sliced.hasRemaining()){
            System.out.println(sliced.get());
        }

    }
}

三：Channel

    1.Channel是基于缓存区来读取和写入数据；
    2.Channel是双向的，既可以完成输入也可以完成输出

    3.FileChannel对文件进行读写，其中map操作是将文件区域映射到内存中；

    4.Channel中读数据是指将内容读入到缓存区中，而写数据是指将内容从缓存区写到通道中；

 private static void channelNIOReadData() {
        File fileInput = new File("/home/hadoop/learnJava/nio.txt");
        File fileOutput = new File("/home/hadoop/learnJava/nioout.txt");
        FileInputStream input = null;
        FileOutputStream output = null;
        try {
            input = new FileInputStream(fileInput);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            output = new FileOutputStream(fileOutput);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        FileChannel fileChannelInput = null;
        FileChannel fileChannelOutput = null;
        fileChannelInput = input.getChannel();
        fileChannelOutput = output.getChannel();
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        int tmp = 0;
        try{
            while ((tmp = fileChannelInput.read(buffer))!= -1){
                buffer.flip();
                fileChannelOutput.write(buffer);
                buffer.clear();
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            input.close();
            output.close();
            fileChannelInput.close();
            fileChannelOutput.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static void channelNIOWriteData() {
        String[] data = {"Scala","Spark","Java","Hadoop"};
        File file  = new File("/home/hadoop/learnJava/nio.txt");
        FileOutputStream fileOutputStream = null;
        FileChannel fileChannel = null;
        try {
             fileOutputStream = new FileOutputStream(file);
            fileChannel = fileOutputStream.getChannel();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        for (String item:data){
            buffer.put(item.getBytes());
        }
        buffer.flip();
        try {
            fileChannel.write(buffer);
            fileChannel.close();
            fileOutputStream.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }

四：内存映射

    1.内存映射是指把文件映射到内存中，这样就可以通过操作内存的指令来操作文件中的数据，采用内存映射的方式读取文件速度是最快的！
    2.Java中读文件的操作速度比较：
        a）最慢的是RandomAccessFile，支持随机读写数据；
        b）第二慢的是FileInputStream，采用流的方式读取数据；
        c）采用BufferReader等方式进行缓存读取是相对比较快的方式；
        d）最快的是采用内存映射MappedByteBuffer的方式读取文件数据；
    3.内存映射模式有三中：READ_ONLY、READ_WRITE、PRIVATE(写入时复制模式)；
    4.一般情况下使用内存映射主要用于最快速的读取文件！

private static void channelMap() {
        File file = new File("/usr/local/spark/README.md");
        FileInputStream input = null;
        try {
            input =new FileInputStream(file);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
        FileChannel fileChannelInput = null;
        fileChannelInput = input.getChannel();
        MappedByteBuffer map = null;
        try {
            map  = fileChannelInput.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY,0,file.length()); //将文件映射到内存中去
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        byte[] data = new byte[(int) file.length()];
        int index = 0;
        while (map.hasRemaining()){
            data[index++] = map.get();
        }
        System.out.println(new String(data));
        try {
            fileChannelInput.close();
            input.close();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }

五：文件锁

    1.FileLock基于FileChannel对文件提供锁的功能；
    2.FileLock有共享锁和独占锁两种类型；

六：Charset

    1.一般采用UTF-8的方式

七：Selector

    1.可以基于Selector来构建非阻塞的网络服务；