<meta charset="utf-8">

Java的IO和NIO

一莲绰、Java的IO

Java的IO功能在java.io包下，包括輸入观堂、輸出兩種IO流让网，每種輸入、輸出流又可分為字節(jié)流和字符流兩大類(lèi)型将。字節(jié)流以字節(jié)（8位）為單位處理輸入輸出，字符流以字符（16位）為單位來(lái)處理輸入輸出荐虐。

1.1 流的分類(lèi)

1. 輸入輸出流

Java的輸入流主要有InputStream和Reader作為基類(lèi)七兜，而輸出流主要由OutputStream和Writer作為基類(lèi)。他們是一些抽象類(lèi)福扬，無(wú)法直接創(chuàng)建實(shí)例腕铸。

2. 字節(jié)流和字符流

處理字節(jié)流：InputStream、OutputStream铛碑；

處理字符流：Reader狠裹、Writer。

3. 節(jié)點(diǎn)流和處理流

節(jié)點(diǎn)流：可以直接從IO設(shè)備（如磁盤(pán)汽烦、網(wǎng)絡(luò)）讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的流稱(chēng)為節(jié)點(diǎn)流涛菠，也被稱(chēng)為低級(jí)流，比如撇吞，處理文件的輸入流：FileInputStream和FileReader俗冻；

處理流：對(duì)一個(gè)已存在的流進(jìn)行連接和封裝，通過(guò)封裝后的流來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)功能牍颈，也被稱(chēng)為高級(jí)流迄薄，比如PrintStream。

當(dāng)使用節(jié)點(diǎn)流時(shí)煮岁，程序可以直接連接到實(shí)際的數(shù)據(jù)源讥蔽。當(dāng)使用處理流時(shí)涣易，程序并不會(huì)直接連接到實(shí)際的數(shù)據(jù)源。

使用處理流的好處就是冶伞，只要使用相同的處理流新症，程序就可以采用完全相同的輸入輸出代碼來(lái)訪問(wèn)不同的數(shù)據(jù)源，隨著處理流所包裝節(jié)點(diǎn)流的變化碰缔，程序?qū)嶋H訪問(wèn)的數(shù)據(jù)源也會(huì)相應(yīng)的發(fā)生改變账劲。實(shí)際上這是一種裝飾者模式，處理流也被稱(chēng)為包裝流金抡。通過(guò)使用處理流瀑焦，Java程序無(wú)須理會(huì)輸入輸出節(jié)點(diǎn)是磁盤(pán)還是網(wǎng)絡(luò)，還是其他設(shè)備梗肝，程序只要將這些節(jié)點(diǎn)流包裝成處理流榛瓮，就可以使用相同的輸入輸出代碼來(lái)讀寫(xiě)不同設(shè)備上的數(shù)據(jù)。

識(shí)別處理流很簡(jiǎn)單巫击，主要流的構(gòu)造參數(shù)不是一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)禀晓，而是已經(jīng)存在的流丰刊；而節(jié)點(diǎn)流都是直接以物理IO節(jié)點(diǎn)作為構(gòu)造器參數(shù)的茉帅。比如FileInputStream的構(gòu)造器是FileInputStream(String name)和

FileInputStream(File file)，那么它就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)流勺像，再比如PrintStream的構(gòu)造器是PrintStream(OutputStream out)顷级，那么它就是一個(gè)處理流凫乖。

使用處理流的優(yōu)點(diǎn)

• 對(duì)開(kāi)發(fā)人員來(lái)講，使用處理流進(jìn)行輸入輸出操作更簡(jiǎn)單弓颈；
• 使用處理流的執(zhí)行效率更高帽芽。

使用節(jié)點(diǎn)流的例子：

package com.wangjun.othersOfJava;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
/*
 * 節(jié)點(diǎn)流演示
 */
public class FileInputStreamTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //讀取文件
        FileInputStream fis = new FileInputStream("README.md");
        //寫(xiě)入文件
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("test.md"));
        //定義每次讀取的字節(jié)數(shù)，保存在b中
        byte[] b = new byte[12];
        //read方法返回實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)
        int hasRead = 0;
        while((hasRead = fis.read(b)) > 0) {
            System.out.println("hasRead:" + hasRead);
            System.out.println(new String(b, 0, hasRead));
            fos.write(b, 0, hasRead);
        }
        fis.close();
    }

}

使用處理流的例子：

package com.wangjun.othersOfJava;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.PrintStream;

/*
 * 處理流演示
 * 程序使用了PrintStream包裝了FileOutputStream節(jié)點(diǎn)流輸出流翔冀，使用println輸入字符和對(duì)象
 * PrintStream輸出功能非常強(qiáng)大导街，我們平時(shí)常用的System.out.println()就是使用的PrintStream
 */
public class PrintStreamTest {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("print.md");
        PrintStream ps = new PrintStream(fos);
        ps.println("test1");
        ps.println("test2");
        ps.println(new PrintStreamTest());
    }

}

1.2 Java的IO體系

Java的IO體系提供了將近40個(gè)類(lèi)。

下面將常用的一些類(lèi)做一下分類(lèi)匯總纤子。其中粗體的為處理流搬瑰。

通常來(lái)說(shuō)，我們認(rèn)為字節(jié)流的功能比字符流的功能強(qiáng)大控硼，因?yàn)橛?jì)算機(jī)里所有的數(shù)據(jù)都是二進(jìn)制的跌捆，而字節(jié)流可以處理所有的二進(jìn)制文件，但問(wèn)題就是如果使用字節(jié)流處理文本文件象颖，則需要使用合適的方式將這些字節(jié)轉(zhuǎn)換成字符佩厚，這就增加了編程的復(fù)雜度。

所以通常有這么一個(gè)規(guī)則：如果進(jìn)行輸入輸出的內(nèi)容是文本內(nèi)容说订，則應(yīng)考慮使用字符流抄瓦；如果進(jìn)行輸入輸出的內(nèi)容是二進(jìn)制內(nèi)容潮瓶，則應(yīng)該考慮用字節(jié)流。

注意1：我們一般把計(jì)算機(jī)的文件分為文本文件和二進(jìn)制文件钙姊，其實(shí)計(jì)算機(jī)所有的文件都是二進(jìn)制文件毯辅，當(dāng)二進(jìn)制文件內(nèi)容恰好能被正常解析成字符時(shí)，則該二進(jìn)制文件就變成了文本文件煞额。

注意2：上面的表格中列舉了4種訪問(wèn)管道的流思恐，它們都是用于實(shí)現(xiàn)進(jìn)程之間通信功能的。

1.3 轉(zhuǎn)換流

上面的表格中列舉了java提供的兩個(gè)轉(zhuǎn)換流膊毁。InputStreamReader和OutputStreamWriter用于將字節(jié)流轉(zhuǎn)換成字符流胀莹。為什么要這么做呢？前面提到了字節(jié)流的功能比較強(qiáng)大婚温，字符流使用起來(lái)方便描焰，如果有一個(gè)字節(jié)流內(nèi)容都是文本內(nèi)容，那么將它轉(zhuǎn)換成字符流更方便操作栅螟。

代碼實(shí)例

package com.wangjun.othersOfJava;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;

/*
 * 字節(jié)流轉(zhuǎn)字符流示例
 * System.in是鍵盤(pán)輸入荆秦，是InputStream(字節(jié)流)的實(shí)例，因?yàn)殒I盤(pán)輸入都是字符力图，所以轉(zhuǎn)換成字符流操作更方便
 * 普通的Reader讀取內(nèi)容時(shí)依然不方便步绸，可以包裝成BufferedReader，利用BufferedReader的readLine()方法
 * 可以一次讀取一行內(nèi)容
 */
public class InputStreamReaderTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        InputStreamReader isr = new InputStreamReader(System.in);
        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
        String buffer = null;
        while((buffer = br.readLine()) != null) {
            if(buffer.equals("exit")) {
                System.out.println("bye bye!");
                System.exit(1);
            }
            System.out.println("輸入內(nèi)容為：" + buffer);
        }
    }
}

BufferedReader具有一個(gè)readLine方法吃媒，可以非常方便的一次讀取一行內(nèi)容瓤介，所以經(jīng)常把讀取文本的輸出流包裝成BufferedReader，用來(lái)方便的讀取輸入流中的文本內(nèi)容晓折。

1.4 推回輸入流

在java的IO體系中提供了兩個(gè)特殊的流惑朦，PushbackInputStream和PushbackReader兽泄。它們提供了unread方法用于將字節(jié)/字符推回到推回緩沖區(qū)里面漓概，從而允許讀取剛剛讀取的內(nèi)容病梢。

它們帶有一個(gè)推回緩沖區(qū)觅彰，程序調(diào)用read方法時(shí)總是先從推回緩沖區(qū)里面讀取填抬，只有完全讀取了推回緩沖區(qū)的內(nèi)容飒责，并且還沒(méi)有裝滿read所需的數(shù)組時(shí)才會(huì)從原始輸入流中讀取宏蛉。

代碼實(shí)例

package com.wangjun.othersOfJava;

import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.io.PushbackReader;

/*
 * 推回緩沖流測(cè)試
 * 如果文件中包含LeetCode就把LeetCode周邊的字符打印出來(lái)
 */
public class PushbackReaderTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //推回緩沖區(qū)的長(zhǎng)度為64
        PushbackReader pr = new PushbackReader(new FileReader("README.md"), 64);
        char[] cbuf = new char[16];
        int hasRead = 0;
        String lastRead = "";
        while((hasRead = pr.read(cbuf)) > 0) {
            String str = new String(cbuf, 0, hasRead);
            if((lastRead + str).contains("LeetCode")) {
                //推回到緩沖區(qū)
                pr.unread(cbuf, 0, hasRead);
                //這一次會(huì)先讀取緩沖區(qū)的內(nèi)容
                hasRead = pr.read(cbuf);
                //打印字符
                System.out.println(new String(cbuf, 0 ,hasRead));
                System.out.println("lastRead:" + lastRead);
                pr.close();
                return;
            }else {
                lastRead = str;
            }
        }
        pr.close();
    }

}

1.5 重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出

Java的標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出分別通過(guò)System.in和System.out來(lái)代表揍堰，默認(rèn)情況下他們代表鍵盤(pán)和顯示器，在System類(lèi)里面提供了3個(gè)重定向的方法：setError(PrintStream err)芥喇、setIn(IputStream in)继控、setOut(PrintStream out)武通。

代碼實(shí)例

package com.wangjun.othersOfJava;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.util.Scanner;

/*
 * 將System.out重定向到文件，而不是屏幕
 */
public class SystemInRedirect {

    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        // 重定向標(biāo)準(zhǔn)輸出
        PrintStream ps = new PrintStream(new FileOutputStream("out.md"));
        // 將標(biāo)準(zhǔn)輸出重定向到ps流
        System.setOut(ps);
        // 后面打印的內(nèi)容就會(huì)打印到ps中尾菇，而不是Console控制臺(tái)
        System.out.println("test1");
        System.out.println(new SystemInRedirect());

        // 重定向標(biāo)準(zhǔn)輸入
        FileInputStream fis = new FileInputStream("test.md");
        System.setIn(fis);
        Scanner s = new Scanner(System.in);
        s.useDelimiter("\n");
        while (s.hasNext()) {
            System.out.println("獲取到的輸入內(nèi)容是：" + s.next());
        }
        s.close();
    }
}

1.6 Java虛擬機(jī)讀寫(xiě)其他進(jìn)程的數(shù)據(jù)

Runtime對(duì)象的exec()方法可以運(yùn)行平臺(tái)上的其他程序，該方法產(chǎn)生一個(gè)Process對(duì)象默赂，Process對(duì)象代表由該Java程序啟動(dòng)的子進(jìn)程缆八。Process提供了如下3個(gè)方法用于程序和其子進(jìn)程進(jìn)行通信：

• InputStream getErrorStream()：獲取子進(jìn)程的錯(cuò)誤流；
• InputStream getInputStream()：獲取子進(jìn)程的輸入流奖恰；
• OutputStream getOutputStream()：獲取子進(jìn)程的輸出流趾徽。

代碼實(shí)例

package com.wangjun.othersOfJava;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.util.Scanner;

/*
 * 讀取其他進(jìn)程的輸出信息
 */
public class ReadFromProcess {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1\. 讀取其他進(jìn)程的數(shù)據(jù)
        // 運(yùn)行javac命令孵奶，返回該命令的子進(jìn)程
        Process p = Runtime.getRuntime().exec("javac");
        // 以p進(jìn)程的錯(cuò)誤流創(chuàng)建BufferedReader對(duì)象
        // 這個(gè)錯(cuò)誤流對(duì)本程序是輸入流蜡峰，對(duì)p進(jìn)程則是輸出流
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(p.getErrorStream()));
        String buff = null;
        while ((buff = br.readLine()) != null) {
            System.out.println(buff);
        }

        // 2\. 將數(shù)據(jù)輸出到其他程序
        Process p2 = Runtime.getRuntime().exec("java ReadStandard");
        PrintStream ps = new PrintStream(p2.getOutputStream());
        ps.println("普通字符串");
        ps.println(new ReadFromProcess());
        System.out.println(222);
    }
}

class ReadStandard {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        try (Scanner s = new Scanner(System.in); 
            PrintStream ps = new PrintStream(new FileOutputStream("out.md"))) {
            s.useDelimiter("\n");
            while (s.hasNext()) {
                ps.println("輸入內(nèi)容是：" + s.next());
            }
        }
    }
}

輸出到其他程序了袁，代碼運(yùn)行沒(méi)有成功湿颅，待分析...

Java的NIO

BufferedReader有一個(gè)特征，就是讀取輸入流中的數(shù)據(jù)時(shí)油航，如果沒(méi)有讀到有效數(shù)據(jù)崭庸，程序?qū)⒃诖颂幾枞摼€程的執(zhí)行（使用InputStream的read方法從流中讀取數(shù)據(jù)時(shí)谊囚，也有這樣的特性）怕享，java.io下面的輸入輸出流都是阻塞式的。不僅如此镰踏，傳統(tǒng)的輸入輸出流都是通過(guò)字節(jié)的移動(dòng)來(lái)處理的，及時(shí)我們不直接去處理字節(jié)流奠伪，單底層的實(shí)現(xiàn)還是依賴(lài)于字節(jié)處理绊率，也就是說(shuō)脸狸，面向流的輸入輸出系統(tǒng)一次只能處理一個(gè)字節(jié)顽聂，因此面向流的輸入輸出系統(tǒng)通常效率都不高。

為了解決上面的問(wèn)題全景，NIO就出現(xiàn)了耀石。NIO采用內(nèi)存映射文件來(lái)處理輸入輸出，NIO將文件或文件的一段區(qū)域映射到內(nèi)存中，這樣就可以像訪問(wèn)內(nèi)存一樣來(lái)訪問(wèn)文件了滞伟。（這種方式模擬了操作系統(tǒng)上虛擬內(nèi)存的概念）揭鳞，通過(guò)這種方式進(jìn)行輸入輸出要快得多。

Channel（通道）和Buffer（緩沖）是NIO中兩個(gè)核心對(duì)象梆奈。Channel是對(duì)傳統(tǒng)的輸入輸出系統(tǒng)的模擬野崇，在NIO系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)都需要通過(guò)通道傳輸，Channel與傳統(tǒng)的InputStream亩钟、OutputStream最大的區(qū)別就是提供了一個(gè)map()方法乓梨，通過(guò)它可以直接將“一塊數(shù)據(jù)”映射到內(nèi)存中。如果說(shuō)傳統(tǒng)IO是面向流的處理清酥，那么NIO是面向塊的處理扶镀。

Buffer可以被理解為一個(gè)容器，它的本質(zhì)是一個(gè)數(shù)組焰轻，發(fā)送到Channel中所有的對(duì)象都必須首先放到Buffer中臭觉，從而Channel中讀取的數(shù)據(jù)也必須先放到Buffer中。Buffer既可以一次次從Channel取數(shù)據(jù)辱志，也可以使用Channel直接將文件的某塊數(shù)據(jù)映射成Buffer蝠筑。

除了Channel和Buffer之外，NIO還提供了用于將Unicode字符串映射成字節(jié)序列以及逆映射操作的Charset類(lèi)揩懒，也提供了用于支持非阻塞式輸入輸出的Selector類(lèi)菱肖。其中Selector是非阻塞IO的核心。?

Buffer介紹

在Buffer中有三個(gè)重要的概念：

• 容量（capacity）：表示Buffer的大小旭从，創(chuàng)建后不能呢過(guò)改變稳强；
• 界限（limit）：第一個(gè)不能被讀寫(xiě)的緩沖區(qū)的位置，也就是后面的數(shù)據(jù)不能被讀寫(xiě)和悦；
• 位置（position）：用于指明下一個(gè)可以被讀寫(xiě)的緩沖區(qū)位置索引退疫。當(dāng)從Channel讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，position的值就等于讀到了多少數(shù)據(jù)鸽素。

Buffer的主要作用就是裝入數(shù)據(jù)褒繁，然后輸出數(shù)據(jù)。當(dāng)裝入數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)馍忽，調(diào)用flip()方法棒坏，該方法將limit設(shè)為position所在位置，將position的值設(shè)為0遭笋，為輸出數(shù)據(jù)做好準(zhǔn)備坝冕。當(dāng)輸出數(shù)據(jù)結(jié)束后，調(diào)用clear()方法瓦呼，將position的值設(shè)為0喂窟，limit設(shè)為capacity，為下一次的裝入數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。

常用的Buffer是CharBuffer和ByteBuffer磨澡。

使用put()和get()方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的放入和讀取碗啄，分為相對(duì)和絕對(duì)兩種：

• 相對(duì)：從Buffer當(dāng)前position位置開(kāi)始讀取或者寫(xiě)入數(shù)據(jù)，然后將position的值按處理元素的個(gè)數(shù)增加稳摄；
• 絕對(duì)：直接根據(jù)索引向Buffer中讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)稚字，使用絕對(duì)方式訪問(wèn)Buffer里的數(shù)據(jù)時(shí)，不會(huì)影響position的值厦酬。

代碼示例

package com.wangjun.othersOfJava;

import java.nio.CharBuffer;

public class NIOBufferTest {

    public static void main(String[] args) {
        //創(chuàng)建CharBuffer
        CharBuffer cb = CharBuffer.allocate(8);
        System.out.println("capacity:" + cb.capacity());
        System.out.println("limit:" + cb.limit());
        System.out.println("position:" + cb.position());
        //放入元素
        cb.put('a');
        cb.put('b');
        cb.put('c');
        System.out.println("加入三個(gè)元素后尉共，position:" + cb.position());
        cb.flip();
        System.out.println("執(zhí)行flip()后，limit:" + cb.limit());
        System.out.println("執(zhí)行flip()后弃锐，position:" + cb.position());
        System.out.println("取出第一個(gè)元素： " + cb.get());
        System.out.println("取出第一個(gè)元素后袄友，position：" + cb.position());
        //調(diào)用clear方法
        cb.clear();
        System.out.println("執(zhí)行clear()后，limit:" + cb.limit());
        System.out.println("執(zhí)行clear()后霹菊，position:" + cb.position());
        System.out.println("執(zhí)行clear()后剧蚣，數(shù)據(jù)沒(méi)有清空，第三個(gè)值是:" + cb.get(2));
        System.out.println("執(zhí)行絕對(duì)讀取后旋廷，position：" + cb.position());
    }

}

通過(guò)allocate方法創(chuàng)建的是普通Buffer鸠按，還可以通過(guò)allocateDirect方法來(lái)創(chuàng)建直接Buffer，雖然創(chuàng)建成本比較高饶碘，但是讀寫(xiě)快目尖。因此適用于長(zhǎng)期生存的Buffer，使用方法和普通Buffer類(lèi)似扎运。注意瑟曲，只有ByteBuffer提供了此方法，其他類(lèi)型的想用豪治，可以將該Buffer轉(zhuǎn)成其他類(lèi)型的Buffer洞拨。

Channel（通道）介紹

Channel類(lèi)似傳統(tǒng)的流對(duì)象，主要區(qū)別如下：

• Channel可以直接將指定文件的部分或全部直接映射成Buffer负拟。
• 程序不能直接訪問(wèn)Channel中的數(shù)據(jù)烦衣，只能通過(guò)Buffer交互。

所有的Channel都不應(yīng)該通過(guò)構(gòu)造器來(lái)創(chuàng)建掩浙，而是通過(guò)傳統(tǒng)的InputStream花吟、OutputStream的getChannel()方法來(lái)返回對(duì)應(yīng)的Channel，不同的節(jié)點(diǎn)流獲取的Channel不一樣厨姚，比如FileInputStream返回的是FileChannel衅澈。

Channel常用的方法有三類(lèi)：map()、read()遣蚀、write()矾麻。map方法將Channel對(duì)應(yīng)的部分或全部數(shù)據(jù)映射成ByteBuffer；read和write方法都有一系列的重載形式芭梯，這些方法用于從Buffer中讀取/寫(xiě)入數(shù)據(jù)险耀。

代碼示例

package com.wangjun.othersOfJava;

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;

/*
 * 將FileChannel的全部數(shù)據(jù)映射成ByteBuffer
 */
public class NIOChannelTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        File f = new File("NIOChannelTest.md");
        //java7新特性try括號(hào)內(nèi)的資源會(huì)在try語(yǔ)句結(jié)束后自動(dòng)釋放，前提是這些可關(guān)閉的資源必須實(shí)現(xiàn) java.lang.AutoCloseable 接口玖喘。
        try(
            FileChannel inChannel = new FileInputStream(f).getChannel();
            FileChannel outChannel = new FileOutputStream("a.md").getChannel();
                ){
            //將FileChannel的全部數(shù)據(jù)映射成ByteBuffer
            //map方法的三個(gè)參數(shù)：1映射模式甩牺；2,3控制將哪些數(shù)據(jù)映射成ByteBuffer
            MappedByteBuffer buffer = inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, f.length());
            //直接將buffer的數(shù)據(jù)全部輸出，完成文件的復(fù)制： NIOChannelTest.md -> a.md
            outChannel.write(buffer);

            //以下為了輸出文件字符串內(nèi)容
            //使用GBK字符集來(lái)創(chuàng)建解碼器
            Charset charset = Charset.forName("GBK");
            //復(fù)原limit和position的位置
            buffer.clear();
            //創(chuàng)建解碼器
            CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();
            //使用解碼器將ByteBuffer轉(zhuǎn)成CharBuffer
            CharBuffer charBuffer = decoder.decode(buffer);
            System.out.println(charBuffer);
        }
    }

}

除了上面的一次性取數(shù)據(jù)累奈，也可以分多次取數(shù)據(jù)

//如果Channel對(duì)應(yīng)的文件過(guò)大贬派，使用map方法一次性將所有文件內(nèi)容映射到內(nèi)存中可能會(huì)因此性能下降
//這時(shí)候我們可以適應(yīng)Channel和Buffer進(jìn)行多次重復(fù)取值
public static void getDataByArray() throws Exception {
  try(
    //創(chuàng)建文件輸入流
    FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("NIOChannelTest.md");
    FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();
  ){
    //定義一個(gè)ByteBuffer對(duì)象，用于重復(fù)取水
    ByteBuffer bbuff = ByteBuffer.allocate(64);
    while(fileChannel.read(bbuff) != -1) {
      bbuff.flip();
      Charset charset = Charset.forName("GBK");
      //創(chuàng)建解碼器
      CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();
      //使用解碼器將ByteBuffer轉(zhuǎn)成CharBuffer
      CharBuffer charBuffer = decoder.decode(bbuff);
      System.out.println(charBuffer);
      //為下一次讀取數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備
      bbuff.clear();
    }
  }
}

Selector（選擇器）介紹

Selector選擇器類(lèi)管理著一個(gè)被注冊(cè)的通道集合的信息和它們的就緒狀態(tài)澎媒。通道是和選擇器一起被注冊(cè)的搞乏，并且使用選擇器來(lái)更新通道的就緒狀態(tài)。利用 Selector可使一個(gè)單獨(dú)的線程管理多個(gè) Channel戒努，selector 是非阻塞 IO 的核心请敦。

應(yīng)用

當(dāng)通道使用register（Selector sel, int ops）方法將通道注冊(cè)選擇器時(shí)，選擇器對(duì)通道事件進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)储玫，通過(guò)第二個(gè)參數(shù)指定監(jiān)聽(tīng)的事件類(lèi)型侍筛。

其中可監(jiān)聽(tīng)的事件類(lèi)型包括以下：

讀 : SelectionKey.OP_READ

寫(xiě) : SelectionKey.OP_WRITE

連接 : SelectionKey.OP_CONNECT

接收 : SelectionKey.OP_ACCEPT

如果需要監(jiān)聽(tīng)多個(gè)事件可以使用位或操作符：

int key = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE ; //表示同時(shí)監(jiān)聽(tīng)讀寫(xiě)操作

參考：

https://blog.csdn.net/dd864140130/article/details/50299687

https://www.cnblogs.com/qq-361807535/p/6670529.html

https://blog.csdn.net/dd864140130/article/details/50299687

文件鎖

在NIO中，Java提供了文件鎖的支持撒穷，使用FileLock來(lái)支持文件鎖定功能匣椰，在FileChannel中提供lock()/tryLock()方法來(lái)獲取文件鎖FileLock對(duì)象，從而鎖定文件端礼。lock和tryLock的區(qū)別是前者無(wú)法得到文件鎖的時(shí)候會(huì)阻塞禽笑，后者不會(huì)阻塞。也支持鎖定部分內(nèi)容蛤奥，使用lock(long position, long size, boolean shared)即可蒲每，其中shared為true時(shí)，表明該鎖是一個(gè)共享鎖喻括，可以允許多個(gè)縣城讀取文件邀杏，但阻止其他進(jìn)程獲得該文件的排他鎖。當(dāng)shared為false時(shí)唬血，表明是一個(gè)排他鎖望蜡，它將鎖住對(duì)該文件的讀寫(xiě)。

默認(rèn)獲取的是排他鎖拷恨。

代碼示例

package com.wangjun.othersOfJava;

import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.FileLock;

public class FileLockTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        try(
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("a.md");
            FileChannel fc = fos.getChannel();
                ){
            //使用非阻塞方式對(duì)指定文件加鎖
            FileLock lock = fc.tryLock();
            Thread.sleep(3000);
            lock.release();//釋放鎖
        }
    }
}

Java的NIO2

Java7對(duì)原來(lái)的NIO進(jìn)行了重大改進(jìn)：

• 提供了全面的文件IO和文件系統(tǒng)訪問(wèn)支持脖律；
• 基于異步Channel的IO。

這里先簡(jiǎn)單介紹一下對(duì)文件系統(tǒng)的支持腕侄，后續(xù)繼續(xù)學(xué)習(xí)小泉。

NIO2提供了一下接口和工具類(lèi)：

• Path接口：通過(guò)和Paths工具類(lèi)結(jié)合使用產(chǎn)生Path對(duì)象芦疏，可以獲取文件根路徑、絕對(duì)路徑微姊、路徑數(shù)量等酸茴；
• Files工具類(lèi)：提供了很多靜態(tài)方法，比如復(fù)制文件兢交、一次性讀取文件所有行薪捍、判斷是否為隱藏文件、判斷文件大小配喳、遍歷文件和子目錄酪穿、訪問(wèn)文件屬性等；
• FileVisitor接口：代表一個(gè)文件訪問(wèn)器晴裹，F(xiàn)iles工具類(lèi)使用walkFileTree方法遍歷文件和子目錄時(shí)被济，都會(huì)觸發(fā)FileVisitor中相應(yīng)的方法，比如訪問(wèn)目錄之前涧团、之后溉潭，訪問(wèn)文件時(shí)，訪問(wèn)文件失敗時(shí)少欺；
• WatchService：監(jiān)控文件的變化喳瓣；

NIO和IO的區(qū)別

Java的NIO提供了與標(biāo)準(zhǔn)IO不同的工作方式：

• Channels and Buffers（通道和緩沖區(qū)）：標(biāo)準(zhǔn)的IO基于字節(jié)流和字符流進(jìn)行操作的，沒(méi)有被緩存在任何地方赞别，而NIO是基于通道（Channel）和緩沖區(qū)（Buffer）進(jìn)行操作畏陕，數(shù)據(jù)總是從通道讀取到緩沖區(qū)中，或者從緩沖區(qū)寫(xiě)入到通道中仿滔，因此可以前后移動(dòng)流中的數(shù)據(jù)惠毁；
• Asynchronous IO（異步IO）：Java NIO可以讓你異步的使用IO，例如：當(dāng)線程從通道讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)時(shí)崎页，線程還是可以進(jìn)行其他事情鞠绰。當(dāng)數(shù)據(jù)被寫(xiě)入到緩沖區(qū)時(shí)，線程可以繼續(xù)處理它飒焦。從緩沖區(qū)寫(xiě)入通道也類(lèi)似蜈膨。因?yàn)镹IO將阻塞交給了后臺(tái)線程執(zhí)行，非阻塞IO的空余時(shí)間可以用于其他通道上進(jìn)行IO牺荠，因此可以一個(gè)線程可以管理多個(gè)通道翁巍，而IO是阻塞的，阻塞式的IO每個(gè)連接必須開(kāi)一個(gè)線程來(lái)處理休雌，每個(gè)線程都需要珍貴的CPU資源灶壶，等待IO的時(shí)候，CPU資源沒(méi)有被釋放就被浪費(fèi)掉了杈曲。
• Selectors（選擇器）：選擇器允許一個(gè)單獨(dú)的線程可以監(jiān)聽(tīng)多個(gè)數(shù)據(jù)通道（（網(wǎng)絡(luò)連接或文件）驰凛，你可以注冊(cè)多個(gè)通道使用一個(gè)選擇器胸懈，然后使用一個(gè)單獨(dú)的線程來(lái)“選擇”通道：這些通道里已經(jīng)有可以處理的輸入，或者選擇已準(zhǔn)備寫(xiě)入的通道恰响。這種選擇機(jī)制趣钱，使得一個(gè)單獨(dú)的線程很容易來(lái)管理多個(gè)通道。但付出的代價(jià)是解析數(shù)據(jù)可能會(huì)比從一個(gè)阻塞流中讀取數(shù)據(jù)更復(fù)雜渔隶。

使用場(chǎng)景

NIO

• 優(yōu)勢(shì)在于一個(gè)線程管理多個(gè)通道羔挡；但是數(shù)據(jù)的處理將會(huì)變得復(fù)雜洁奈；
• 如果需要管理同時(shí)打開(kāi)的成千上萬(wàn)個(gè)連接间唉，這些連接每次只是發(fā)送少量的數(shù)據(jù)，采用這種利术；

傳統(tǒng)的IO

• 適用于一個(gè)線程管理一個(gè)通道的情況呈野；因?yàn)槠渲械牧鲾?shù)據(jù)的讀取是阻塞的；
• 如果需要管理同時(shí)打開(kāi)不太多的連接印叁，這些連接會(huì)發(fā)送大量的數(shù)據(jù)被冒；

參考：BIO、NIO轮蜕、AIO

https://blog.csdn.net/anxpp/article/details/51512200

http://bbym010.iteye.com/blog/2100868

Netty簡(jiǎn)介

Netty是一個(gè)java開(kāi)源框架昨悼。Netty提供異步的、事件驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序框架和工具跃洛，用以快速開(kāi)發(fā)高性能率触、高可靠性的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和客戶(hù)端程序。

Netty是一個(gè)NIO客戶(hù)端汇竭、服務(wù)端框架葱蝗。允許快速簡(jiǎn)單的開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。例如：服務(wù)端和客戶(hù)端之間的協(xié)議细燎。它最牛逼的地方在于簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)編程規(guī)范两曼。例如:TCP和UDP的Socket服務(wù)。

作者：王小冬
鏈接：http://www.reibang.com/p/4c8d7b9edec9
來(lái)源：簡(jiǎn)書(shū)
著作權(quán)歸作者所有玻驻。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)悼凑，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。