NIO
从JDK1.4开始Java引入了一系列改进的输入/输出处理的新功能,统称为NIO,即新IO,新增了许多用于处理输入输出的类,新IO采用内存映射文件的方式处理输入输出,新IO将文件或文件的一段区域映射到内存中,这样就可以像访问内存一样来访问文件,这种方式进行输入输出比传统的输入输出快的多
NIO基础
Channel通道和Buffer缓冲是NIO中的两个核心对象
- Chanel是对传统输入输出系统的模拟,通过map方法可以将一块数据映射到内存中
- Buffer本质是一个数组,发送到Channel中的所有对象都必须先放到Buffer中,而从Channel中读取的数据必须先放到Buffer中
NIO和多路复用的区别
IO模型
- 同步阻塞IO(Blocking IO):即传统的IO模型
- 同步非阻塞IO(Non-blocking IO):默认创建的socket都是阻塞的,非阻塞IO要求socket被设置为NONBLOCK。注意这里所说的NIO并非Java的NIO(New IO)库
- 多路复用IO(IO Multiplexing):即经典的Reactor设计模式,有时也称为异步阻塞IO,Java中的Selector和Linux中的epoll都是这种模型
- 异步IO(Asynchronous IO):即经典的Proactor设计模式,也称为异步非阻塞IO。
java NIO就是采用多路复用IO模式在多路复用IO模型中,会有一个线程(Java中的Selector)不断去轮询多个socket的状态,只有当socket真正有读写事件时,才真正调用实际的IO读写操作。因为在多路复用IO模型中,只需要使用一个线程就可以管理多个socket,系统不需要建立新的进程或者线程,也不必维护这些线程和进程,并且只有在真正有socket读写事件进行时,才会使用IO资源,所以它大大减少了资源占用。
Buffer的使用
Buffer是一个抽象类,主要作用是用于装入数据,然后输出数据
- 最常见的子类ByteBuffer可以在底层字节数组上进行get/set操作
- 其它基本数据类型都有对应的Buffer类:CharBuffer、 ShortBuffer、 IntBuffer、 LongBuffer、FloatBuffer、 DoubleBuffer
静态方法static XxxBuffer allocate(int capacity)创建一个容量为capacity的XxxBuffer对象Buffer中有3个重要概念:容量capacity、界限limit和位置position
- 容量capacity表示该Buffer的最大数据容量,创建后则不能改变
- 界限limit,位于limit后的数据既不可被读,也不可被写
- 位置position用于指明下一个可以被读出的或者写入缓冲区的位置索引
- 标记mark位置
Buffer的position为0,limit为capacity,程序可以通过put方法向Buffer写入一些数据,每放入一些数据,Buffer的position响应的向后移动。
读文件、写文件操作
package com.yan3;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class Test2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
File file = new File("data/nio.data");
FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
FileChannel channel = fis.getChannel();// channel管道
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate((int) file.length());//
int len = 0;
while ((len = channel.read(buffer)) > 0) {
buffer.clear();
byte[] arr = buffer.array();
String ss = new String(arr, 0, len);
System.out.println(ss);
}
}
}
/*
* Buffer是一个抽象类,主要作用是用于装入数据,然后输出数据
*
* - 最常见的子类ByteBuffer可以在底层字节数组上进行get/set操作 - 其它基本数据类型都有对应的Buffer类:CharBuffer、
* ShortBuffer、 IntBuffer、 LongBuffer、 FloatBuffer、 DoubleBuffer
*
* 静态方法static XxxBuffer allocate(int capacity)创建一个容量为capacity的XxxBuffer对象
*
* Buffer中有3个重要概念:容量capacity、界限limit和位置position -
* 容量capacity表示该Buffer的最大数据容量,创建后则不能改变 - 界限limit,位于limit后的数据既不可被读,也不可被写 -
* 位置position用于指明下一个可以被读出的或者写入缓冲区的位置索引 - 标记mark位置
*
* Buffer的position为0,limit为capacity,程序可以通过put方法向Buffer写入一些数据,
* 每放入一些数据,Buffer的position响应的向后移动。
*/
package com.yan3;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class Test1 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data/nio.data");
FileChannel channel = fos.getChannel();
ByteBuffer buffer = StandardCharsets.UTF_8.encode("内蒙人喜欢骑马射箭1");
int len = 0;
while ((len = channel.write(buffer)) != 0) {
System.out.println(len);
}
fos.close();
}
}
Buffer类的常用方法
- capacity():int返回Buffer的容量大小
- hasRemaining():boolean判断是否还有元素可以进行处理
- remaining():int返回当前位置和界限之间的元素个数
- position():int返回当前操作的位置
- mark():Buffer设置Buffer的标记位置,只能在0和position之间做标记
- reset():Buffer将位置position转到mark所在的位置
- rewind():Buffer将位置position设置到0,取消设置的mark
- put(obj)用于向Buffer中放入数据
- get()用于从Buffer中取出数据
package com.yan3;
import java.nio.CharBuffer;
/*
* #### Buffer类的常用方法
- capacity():int返回Buffer的容量大小
- hasRemaining():boolean判断是否还有元素可以进行处理
- remaining():int返回当前位置和界限之间的元素个数
- position():int返回当前操作的位置
- mark():Buffer设置Buffer的标记位置,只能在0和position之间做标记
- reset():Buffer将位置position转到mark所在的位置
- rewind():Buffer将位置position设置到0,取消设置的mark
- put(obj)用于向Buffer中放入数据
- get()用于从Buffer中取出数据
*/
public class Test3 {
public static void main(String[] args) {
// 创建对应的buffer对象,其中最大容积值为10
CharBuffer buffer = CharBuffer.allocate(10);
System.out.println(buffer.capacity());// 10 获取buffer的容积值capacity=10,position=0,limit=10
System.out.println(buffer.position());// 0
System.out.println(buffer.limit());// 10
buffer.put('中');
System.out.println(buffer.capacity());// 10
System.out.println(buffer.position());// 1 char
System.out.println(buffer.limit());// 10
String ss = "中国人民解放军";
for (int i = 0; i < ss.length(); i++)
buffer.put(ss.charAt(i));
System.out.println(buffer.capacity());// 10
System.out.println(buffer.position());// 8 char
System.out.println(buffer.limit());// 10
// 将limit设置到position,并且把position设置为0。
// 相当于是将buffer中没有数据的存储位置封印起来,从而避免读取时读到不合法的数据
buffer.flip();
System.out.println(buffer.capacity());// 10
System.out.println(buffer.position());// 0
System.out.println(buffer.limit());// 8
char cc = buffer.get();// 获取position对应的字符
System.out.println(cc); // 中
System.out.println(buffer.capacity());// 10
System.out.println(buffer.position());// 1
System.out.println(buffer.limit());// 8
buffer.clear();// 重置position和limit,可以理解为清理limit限制,并不是清空内容
System.out.println(buffer.capacity());// 10
System.out.println(buffer.position());// 0
System.out.println(buffer.limit());// 10
// System.out.println(buffer.get()); // 中
ss = "中国人民解放军";
for (int i = 0; i < ss.length(); i++)
buffer.put(ss.charAt(i));
cc = buffer.get(2);// 按照下标位置获取对应的数据,并不会操作position
System.out.println(cc);
System.out.println(buffer.position());// 7
System.out.println(buffer.get(7));// 军
System.out.println((int) buffer.get(8));// 空
}
}
Channel类的常用方法
Channel可以直接将文件的部分或者全部直接映射成Buffer注意:不能直接访问Channel中的数据,包括读取、写入都不行。Channel只能与Buffer进行交互
- 所有Channel不应该通过构造器来直接创建,而是通过传统的节点InputStream、OutputStream的getChannel方法来返回对应的Channel
- 常用的是FileInputStream、FileOutputStream的getChannel()返回的FileChannel
Channel中最常用的三个方法是map()、read()和write()
package com.yan3;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
public class Test41 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
byte[] buffer = new byte[8192];
InputStream is = new FileInputStream("data/Test1.java");
OutputStream os = new FileOutputStream("data/Test1.bak");
int len = 0;
while ((len = is.read(buffer)) > 0) {
os.write(buffer, 0, len);
}
os.close();
is.close();
}
}
异常:java.nio.charset.MalformedInputException一般是编码转换时由于编码字符集错误导致的,可以修改Charset中编码字符集名称解决。例如GBK、UTF-8等
map()方法将Channel对应的部分或全部数据映射成ByteBuffer
package com.yan3;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
/*
* map()方法将Channel对应的部分或全部数据映射成ByteBuffer
*/
public class Test42 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
File f = new File("data/Test1.java");
FileChannel in = new FileInputStream(f).getChannel();
FileChannel out = new FileOutputStream("data/a.txt").getChannel();
MappedByteBuffer buffer = in.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, f.length());// 参数1为执行映射时的模式,有只读、读写模式;参数2和3用于设置哪些数据执行映射。可以将FileChannel中全部数据映射为ByteBuffer
out.write(buffer);
buffer.clear();
Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();
CharBuffer cb = decoder.decode(buffer);
System.out.println(cb);
}
}
写入数据
package com.yan3;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.FileChannel.MapMode;
/*
* 写入数据
*/
public class Test43 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
File file = new File("data/a.txt");
int len = (int) file.length();
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
FileChannel channel = raf.getChannel();// 返回的channel是只读还是读写,取决于RandomAccessFile文件对象的打开模式
ByteBuffer buffer = channel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, len);// buffer支持可读,将文件中的所有内容映射到buffer中
channel.position(len); // 移动指针到内容末尾
channel.write(buffer); // 重新写出buffer中的内容,实际上就是将文件内容拷贝
}
}