概述：

NIO包是JDK1.4引入的新的I/O類庫环形，目的是為了提高文件讀寫的速度银室。NIO的讀寫模式和舊的I/O有一些不同磺浙，NIO是通過緩沖器和通道來對文件進行操作的护盈，當我們需要對文件進行數(shù)據(jù)的讀取時堂湖，我們先將數(shù)據(jù)讀取到緩沖器中闲先，再從緩沖器上讀取我們所要的數(shù)據(jù)，當我們想往文件中寫入數(shù)據(jù)時无蜂，那么我們先朝著緩沖器寫入數(shù)據(jù)伺糠，再利用緩沖器往文件里進行寫入。在整個文件的讀寫操作時斥季，我們并沒有與文件進行直接的交互训桶。
我們先來看一個NIO讀寫文件的例子

public static void testChannel() throws IOException {
        //1.利用RandomAccessFile打開文件data.txt
        RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile(dir + "data.txt","rw");
        //2.獲取文件的通道
        FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

        //3.創(chuàng)建一個字節(jié)緩存器
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
        //4.根據(jù)緩存器的大小將文件內(nèi)容讀取到緩存中
        int bytesRead = inChannel.read(buf);

        //5.根據(jù)讀取到的字節(jié)數(shù)做判斷
        while (bytesRead != -1){
            System.out.println("Read " + bytesRead);
            //切換緩沖區(qū)的模式
            buf.flip();

            //6.打印緩存中的內(nèi)容
            while (buf.hasRemaining()){
                System.out.print((char) buf.get());
            }
            System.out.println("");

            //7.清空緩存的內(nèi)容,假如不執(zhí)行這一步,read(buf)將會返回0,因為無法讀入到buf中
            buf.clear();
            bytesRead = inChannel.read(buf);
        }
        aFile.close();
    }

如上所示，這是一個利用Channel和緩沖器從文件中讀取數(shù)據(jù)的代碼酣倾，上面的代碼分為這幾個步驟：

1. 打開一個文件
2. 獲取文件的Channel
3. 創(chuàng)建一個固定大小的緩沖器
4. 將文件內(nèi)容讀入到緩沖器中
5. 讀出緩沖器的內(nèi)容舵揭，讀完之后清空緩沖器以便接下來繼續(xù)讀

NIO的組成

如下所示，一個NIO的系統(tǒng)的組成大致包含下面的三大部分躁锡，分別是通道(Channel)午绳、緩沖器(Buffers)以及Selector

NIO包的主要組成部分

其中Selector的作用是可以在單個線程中管理多個通道的讀寫

Buffers(緩沖器)

緩沖器是文件數(shù)據(jù)讀取和寫入的一段內(nèi)存，當我們需要從通道中取數(shù)據(jù)時映之，我么先將通道中的數(shù)據(jù)讀到緩沖器中拦焚，再從緩沖器中獲取數(shù)據(jù)。當我們需要往通道中寫入數(shù)據(jù)時杠输，我們先將數(shù)據(jù)寫到緩沖器中耕漱，再把數(shù)據(jù)寫入通道。

緩沖器的三個標識

capacity抬伺、limit和position螟够，下面我們來分別介紹一下
capacity
表示緩存的容量，比如說我們使用下面的代碼創(chuàng)建了一個緩沖器

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);//分配48個Byte的緩沖器

那么緩沖器的capacity就是48，注意capacity的值與緩沖器的類型無關(guān)

limit

1. 在讀模式下妓笙，limit表示緩沖器還有多少數(shù)據(jù)可以讀
2. 在寫模式下若河，limit表示緩沖器還有多少空間可以往里寫

position
表示緩沖區(qū)的當前位置

1. 在緩沖區(qū)切到寫模式時，position的值被設(shè)為0
2. 在緩沖區(qū)切換到讀模式時寞宫，position的值被設(shè)為緩沖區(qū)中第一個能寫入的空間位置

buffer一些操作的方法

往buffer里面寫入數(shù)據(jù)

1. 通過Channel往buffer里寫入數(shù)據(jù)萧福，如下所示

 int byteRead = inChannel.read(buf);

上面是往緩存buffer里面寫入數(shù)據(jù)，并返回寫入到緩存中的字節(jié)個數(shù)

2. 通過buffer的put()方法往緩存中寫入數(shù)據(jù)

buf.put(127);

往緩存中寫入ASCII編碼為127的數(shù)辈赋，寫入之后鲫忍，limit減1，position加1

flip()方法

這個方法是將緩存切換到讀模式以讀取緩存中的數(shù)據(jù)钥屈，具體的變化是將position的值設(shè)為0悟民，limit的值設(shè)為原先position的值，在這樣的情況下篷就，就可以讀取buffer中從position到limit之間的所有數(shù)據(jù)

從buffer中讀取數(shù)據(jù)

1. 從buffer中讀取數(shù)據(jù)到Channel

 int bytesWritten = inChannel.write(buf);

上面是將buffer中的數(shù)據(jù)讀取到Channel中射亏，并返回讀取數(shù)據(jù)的個數(shù)

2. 使用get()方法讀取數(shù)據(jù)，如下所示

byte aByte = buf.get();

獲取buffer中當前位置的值竭业，并將結(jié)果賦值給aByte

rewind()方法

這個方法的作用是重新讀取buffer里面的內(nèi)容智润，做法是，將position置為0未辆，而limit保持不變

clear()和compact()方法

clear()方法是對buffer進行清空操作窟绷，但是并不是真正意義上的清空，而是修改其中的標識的值咐柜，將position的值設(shè)為0钾麸，而將limit的值設(shè)為capacity，這樣再往buffer里面寫入數(shù)據(jù)時就會覆蓋原先的內(nèi)容炕桨，已達到清空的目的饭尝，但是如果隨后沒有執(zhí)行寫操作，那么原來的數(shù)據(jù)還是能讀的出來
compact()則是將buffer中所有未讀的數(shù)據(jù)拷貝到buffer的起始位置献宫，再將position的值設(shè)置到最后一個未讀元素的后面

mark()和reset()方法
mark()方法將buffer中的position的值記錄下來(賦值給mark)钥平，假如我們繼續(xù)往后面讀取數(shù)據(jù)，這時候我們調(diào)用reset()方法時姊途，我們會回到我們之前標記的位置涉瘾，實際上是將mark的值回賦給position

equals()和compareTo()方法
這兩個方法都是對兩個buffer之間的比較
對于equals()，滿足下面的幾個條件時捷兰，我們會返回true值,表示兩個buffer相同

  1. 兩個buffer有相同的類型
  2. Buffer中剩余的byte立叛、char等的個數(shù)相等
  3. Buffer中所有剩余的byte、char等都相同

從上面的條件我們可以看出贡茅，equals()方法實際上是比較從position到limit之間的數(shù)據(jù)是否相等秘蛇，而對position之前的數(shù)據(jù)則并不關(guān)心

compareTo()方法在滿足下列所有條件時其做，表示一個Buffer小于另一個Buffer

  1. 第一個不相等的元素小于另一個Buffer中對應(yīng)的元素
  2. 所有元素都相等，但第一個Buffer比另一個先耗盡

compareTo()方法返回的是第一個buffer和第二個buffer中第一個不相等值的差

scatter和gather

scatter

scatter是指在讀操作時將一個Channel中的數(shù)據(jù)讀出到多個buffer中去赁还，代碼如下所示

  ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
  ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);
  ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
  channel.read(bufferArray);

如上的代碼是一個將一個Channel中的數(shù)據(jù)讀出到多個buffer中的例子妖泄，在讀出的過程中，會沿著buffer數(shù)組的下標依次進行填滿艘策，這樣的做法不適合于動態(tài)的信息

gather

gather指在寫操作時將多個buffer的數(shù)據(jù)寫入到同一個Channel蹈胡，代碼如下所示

  ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
  ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);
  ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
  channel.write(bufferArray);

如上的代碼是將不同的buffer沿著buffer的下標依次寫入到Channel中去，這樣的操作很適合處理動態(tài)的信息

Channel之間的數(shù)據(jù)傳輸

利用Channel的transferFrom()和transferTo()方法可以在不借助額外的buffer而完成兩個Channel之間的數(shù)據(jù)傳輸

transferFrom()

將任何Channel中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽ileChannel中去朋蔫，示例代碼如下所示

  RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");
  FileChannel      fromChannel = fromFile.getChannel();
  RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");
  FileChannel      toChannel = toFile.getChannel();
  long position = 0;
  long count = fromChannel.size();
  toChannel.transferFrom(position, count, fromChannel);

transferTo()

將FileChannel中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺我獾腃hannel中去罚渐，示例代碼如下

  RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile(dir + "data.txt","rw");
  FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();

  RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile(dir + "data2.txt","rw");
  FileChannel toChannel = toFile.getChannel();

  long position = 0;
  long count = fromChannel.size();

  fromChannel.transferTo(position,count,toChannel);

Selector

Selector的作用是在單一的線程下對多個Channel中的數(shù)據(jù)進行管理，這樣就很有利于對于單個Channel數(shù)據(jù)量少驯妄，但是Channel的總數(shù)多的情形進行管理

創(chuàng)建一個Selector

  Selector selector = Selector.open();

向Selector注冊通道

  channel.configureBlocking(false);//將Channel設(shè)為非阻塞
  SelectionKey key = channel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);//將Channel注冊到Selector對象上去

注冊在Selector中的Channel必須處于非阻塞模式荷并，這意味著不能將Selector和FileChannel一起使用，因為FileChannel是阻塞通道

interest集合

Channel的register方法的第二個參數(shù)是interest的集合富玷，意味著第二個參數(shù)是多個類型的疊加,類型包括：

  Connect(OP_CONNECT)
  Accept(OP_ACCEPT)
  Read(OP_READ)
  Write(OP_WRITE)
  第二個參數(shù)不僅可以是上面4個單獨的類型，而且可以是上面4個類型的疊加既穆，即使用按位或的方式赎懦，例如: SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_ACCEPT,這表示對這個Channel的連接和讀取感興趣

SelectionKey

當Channel向Selector注冊時，會返回一個SelectionKey的對象幻工，該對象包含以下的屬性

  interest集合(int interestSet = selectionKey.readOps();)
  ready集合(int readySet = selectionKey.readyOps();)
  Channel(Channel channel = selectionKey.channel();)
  Selector(Selector selector = selectionKey.selector();)
  附加的對象

select()

這個方法表示對注冊在Selector上的Channel進行選擇励两，select()的方法有幾種變體，如下
int select():阻塞并一直等到通道上有一個Channel中發(fā)生了其在注冊時指定的事件囊颅，比如定義了OP_READ屬性且出現(xiàn)了Channel的讀取行為
int select(long timeout):阻塞并且等到設(shè)置的時間后自動返回
int selectNow():立即返回当悔，不管有沒有選擇到正在發(fā)生注冊操作的Channel

selectedKeys()

在使用select()方法后會知道有一個或多個通道已經(jīng)處于就緒狀態(tài)了，那么此時可以使用selectedKeys()來獲取SelectionKey對象的集合踢代，如下所示

  Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

對這些結(jié)果集的操作如下列代碼所示

  Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
  Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
  while(keyIterator.hasNext()) {
      SelectionKey key = keyIterator.next();
      if(key.isAcceptable()) {
         // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
      } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.
      } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading
      } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
      }
      keyIterator.remove();//Selector不會自己移除SelectionKey實例盲憎，因此需要利用這個方法來進行移除操作
  }

wakeUp()

如果一個線程正在執(zhí)行select()并且因此而處于阻塞的狀態(tài)，那么可以讓其他線程在第一個處于調(diào)用select()而阻塞的線程上調(diào)用Selector.WakeUp()而立即返回

close()

用完Selector后可以利用close()方法來關(guān)閉Selector胳挎，這樣會使得注冊在其上的Channel無效饼疙，但是這并不能關(guān)閉Channel

FileChannel

FileChannel是文件操作的通道，其操作的方法見下面

打開FileChannel

  RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
  FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

從FileChannel讀取數(shù)據(jù)

  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
  int bytesRead = inChannel.read(buf);

向FileChannel中寫入數(shù)據(jù)

  String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
  buf.clear();
  buf.put(newData.getBytes());
  buf.flip();
  while(buf.hasRemaining()) {
      channel.write(buf);
  }

用完FileChannel之后關(guān)閉Channel

  channel.close();

position方法

position方法有兩種形式慕爬，帶參數(shù)和不帶參數(shù)窑眯，例子如下

  long pos = channel.position();//無參形式為獲取當前通道的當前位置
  channel.position(pos + 123);//帶參形式為設(shè)置通道的當前位置

需注意的是，在設(shè)置通道當前位置的時候医窿，假如設(shè)置的位置超出了文件長度磅甩，并且會在設(shè)置的該位置處寫下數(shù)據(jù)，那么就會造成文件的空洞

size()

獲取通道關(guān)聯(lián)的文件的大小

  long fileSize = channel.size();

truncate(int)

從頭截取通道關(guān)聯(lián)文件的大小,并且丟棄掉后面的數(shù)據(jù)

  channel.truncate(1024);//只需要關(guān)聯(lián)文件的頭1024個字節(jié)

force()

將通道中尚未寫入到磁盤里的數(shù)據(jù)寫入到磁盤里

  channel.force(true);

SocketChannel

SocketChannel是一個連接到TCP套接字上的通道姥卢，創(chuàng)建一個SocketChannel的方式有下面兩種

  1. 打開一個SocketChannel并連接到互聯(lián)網(wǎng)上的某臺服務(wù)器卷要。
  2. 一個新連接到達ServerSocketChannel時渣聚，會創(chuàng)建一個SocketChannel

打開SocketChannel

  SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
  socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://www.baidu.com",80));

關(guān)閉SocketChannel

  socketChannel.close();

從SocketChannel中讀取數(shù)據(jù)

  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
  int bytesRead = socketChannel.read(buf);

寫入SocketChannel

  String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
  buf.clear();
  buf.put(newData.getBytes());
  buf.flip();
  while(buf.hasRemaining()) {
      channel.write(buf);
  }

非阻塞模式

  socketChannel.configureBlocking(false);//將SocketChannel對象設(shè)為非阻塞
  socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com",80));
  while(! socketChannel.finishConnect()){
  }

write()

在非阻塞模式下，write()方法在尚未寫出任何內(nèi)容時就可能返回了却妨，所以在循環(huán)中調(diào)用write()

read()

非阻塞模式下饵逐，read()方法在尚未讀取到任何數(shù)據(jù)時就可能返回了，所以要關(guān)注其返回的字節(jié)數(shù)

DatagramChannel

DatagramChannel的打開方式

  DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();
  channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));

打開一個DatagramChannel彪标，并將這個Channel綁定到UDP的9999端口

接收數(shù)據(jù)

  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
  buf.clear();
  channel.receive(buf);//利用分配的buffer進行接收數(shù)據(jù)倍权，超出buffer大小的數(shù)據(jù)將被丟棄

發(fā)送數(shù)據(jù)

  String newData = "New String to write to file..." +   System.currentTimeMillis();
  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
  buf.clear();
  buf.put(newData.getBytes());
  buf.flip();
  int bytesSent = channel.send(buf, new InetSocketAddress("fanwn.com", 80));

以上一個發(fā)送數(shù)據(jù)的代碼，由于其發(fā)送的地址并沒有處于監(jiān)聽狀態(tài)捞烟，因此這樣不會發(fā)生任何反應(yīng)

連接到特定的地址

  channel.connect(new InetSocketAddress("fanwn.com",80));
  int bytesRead = channel.read(buf);
  int bytesWritten = channel.write(buf);

將Channel連接到特定的地址薄声，可以讀取通道中的數(shù)據(jù)到buffer中，也可以將buffer中的數(shù)據(jù)讀取到通道中

Pipe

管道是對兩個線程之間交換數(shù)據(jù)的方式题画，一個管道包含了兩個通道類:sink通道和source通道,其中sink是往通道里面寫入數(shù)據(jù)默辨，source是從通道內(nèi)讀出數(shù)據(jù)

打開管道

  Pipe pipe = Pipe.open();

向管道寫入數(shù)據(jù)

  Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
  String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
  buf.clear();
  buf.put(newData.getBytes());
  buf.flip();
  while(buf.hasRemaining()) {
      sinkChannel.write(buf);
  }

從管道中讀出數(shù)據(jù)

  Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();
  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
  int bytesRead = sourceChannel.read(buf);