Java 之NIO(一) - 简介(Buffer)
NIO是New IO 的简称，在jdk1.4 里提供的新api。
与原始的java io包中面向流(stream-oriented)概念不同，NIO中采用面向块的(block-oriented)概念，这意味着在尽可能的情况下，IO操作以块为单位进行，而不是字节/字符为单位，采用这种方式可以使Java IO性能有大幅提高。
另外，与面向线程的，阻塞式IO方式相比，多道通信，非阻塞式IO机制可以更加有效的处理大量连接的应用程序。
新IO除了原有功能之外，还提供了以下新特性：
1.多路选择的，非阻塞式IO机制
2.支持文件锁及内存映射
3.支持正则表达式的模式匹配设施
4.字符集编码器和译码器
在新IO中通过使用Buffer和Channel支持以上特性。
Buffer（缓冲区）
在NIO中所有操作都需要使用缓冲区处理，所有的读写都是通过缓冲区来完成的，缓冲区是一个线性的，有序的数据集，只能存储基本数据类型。
关于Buffer类的常用方法，请查阅javadoc文档，这里不再一一列出，NIO中针对每一种基本数据类型都有一个相应的缓冲区操作类，包括(ByteBuffer,CharBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,LongBuffer,FloatBuffer,DoubleBuffer)，关于各缓冲区操作类的方法，请查阅javadoc文档。
1. Buffer的基本用法，代码如下：
package com.ray.nio.demo;
import java.nio.IntBuffer;
/**
* 缓冲区的基本操作
*
* 在Buffer中存在一系列状态变量，用于记录操作缓冲区内容的指针位置(position)，指针的操作边界(limit)，缓冲区大小(capacity)
* position:表示下一个操作(读/写)的指针，指针永远放在最后(读/写)入的数据位置之后
* limit:limit为定界position指针的操作边界，position<limit
* capacity:定义缓冲区大小
* 本示例程序操作步骤：
* 1.为IntBuffer开辟缓冲区
* 2.向缓冲区写入数据
* 3.调用flip方法，重设缓冲区 操作指针(position)、操作边界(limit)的位置
* 4.遍历缓冲区数据
*
* @author xuleilei
*
*/
public class IntBuffer01 {
public static void main(String[] args) {
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(10);
System.out.println("未写入数据时的缓冲区：position:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",capacity:" + intBuffer.capacity());
int pre = 0,arrs[] = {1,3,5};
intBuffer.put(pre);
intBuffer.put(arrs);
// intBuffer.put(6, 9); 此处写入数据无效，确保缓冲区起始数据依次连续存储数据
System.out.println("写入数据后的缓冲区：position:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",capacity:" + intBuffer.capacity());
// 重设缓冲区，将
intBuffer.flip();
System.out.println("调用filp方法后的缓冲区：position:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",capacity:" + intBuffer.capacity());
// 读取缓冲区中的内容
// System.out.print(intBuffer.get(3));
while(intBuffer.hasRemaining()){
System.out.print(intBuffer.get() + "、");
}
}
}
2.创建子缓冲区
package com.ray.nio.demo;
import java.nio.IntBuffer;
/**
* 创建子缓冲区
*
* NIO中可以使用各缓冲区类的slice方法从一个缓冲区中创建一个子缓冲区，子缓冲区与原缓冲区共享数据
*
* @author xuleilei
*
*/
public class IntBuffer02 {
public static void main(String[] args) {
// 开辟缓冲区空间,声明子缓冲区
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(10),subBuffer = null;
// 向缓冲区中填充数据，10个偶数
for(int i = 0;i < 10;i++){
intBuffer.put(i*2);
}
// 将缓冲区的position指针设置在第三个元素上,并设置边界为5
intBuffer.position(2);
intBuffer.limit(5);
// 开辟子缓冲区
subBuffer = intBuffer.slice();
// 修改子缓冲区数据
for(int i=0;i<subBuffer.capacity();i++){
subBuffer.put(subBuffer.get(i) - 1);
}
// 重设缓冲区
intBuffer.flip();
intBuffer.limit(intBuffer.capacity());
// 读取缓冲区中的内容
while(intBuffer.hasRemaining()){
System.out.print(intBuffer.get() + "、");
}
}
}
3.创建只读缓冲区
package com.ray.nio.demo;
import java.nio.IntBuffer;
/**
* 创建只读缓冲区
*
* 如果希望使用缓冲区的内容，但又不希望缓冲区内容被修改，则可以通过asReadOnlyBuffer创建一个只读缓冲区。
* 注意：创建后的只读缓冲区不能变为可写状态
* @author xuleilei
*
*/
public class IntBuffer03 {
public static void main(String[] args) {
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(10);
IntBuffer intBufferReadOnly = null;
int pre = 0,arrs[] = {1,3,5};
intBuffer.put(pre);
intBuffer.put(arrs);
// 将缓冲区变为只读缓冲区,注意在转换为只读缓冲区之前，原缓冲区确保
intBufferReadOnly = intBuffer.asReadOnlyBuffer();
// 重设缓冲区
intBufferReadOnly.flip();
// 读取缓冲区中的内容
while(intBufferReadOnly.hasRemaining()){
System.out.print(intBufferReadOnly.get() + "、");
}
// 向只读缓冲区中写入数据，非法！！！
intBufferReadOnly.put(222);
}
}
4.创建直接缓冲区
在介绍如何创建直接缓冲区前，先简单介绍下直接缓冲区和非直接缓冲区：
操作系统有用户空间与系统空间的概念，JVM对应的JAVA进程是位于用户空间的，处于该空间的进程不能直接访问硬件设备，当JAVA进程要进行I/O操作时，只能通过系统调用将控制权交给内核，内核准备好进程所需要的数据，将这些数据拷贝到用户空间缓冲区（如下图所示）
字节缓冲区要么是直接的，要么是非直接的，最大的区别是于内存位置不同。直接缓冲区可以通过allocateDirect方法来创建，也可以通过内存映射来创建，如果为直接字节缓冲区JVM会尽最大努力直接在此缓冲区上执行本机 I/O 操作。
import java.nio.ByteBuffer;
/**
* 创建直接缓冲区
* @author xuleilei
*
*/
public class IntBuffer04 {
public static void main(String[] args) {
ByteBuffer byteBuf = ByteBuffer.allocateDirect(10);
byte arrs[] = {1,3,5};
byteBuf.put(arrs);
// 重设缓冲区
byteBuf.flip();
// 读取缓冲区中的内容
while(byteBuf.hasRemaining()){
System.out.print(byteBuf.get() + "、");
}
}
}
关于NIO缓冲区的基本概念及使用先讲到这里，关于Channel的讲解，继续关注...