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NIO
同步非阻塞
阻塞與非阻塞的區(qū)別：
- 阻塞時，在調(diào)用結(jié)果返回時怠晴，當前線程會被掛起仆邓，并在得到結(jié)果之后返回
- 非阻塞時古程，如不能立即得到結(jié)果谈截，該調(diào)用不會阻塞當前線程玖院，調(diào)用者需要定時輪詢查看處理狀態(tài)
Channel(通道)和Buffer(緩沖區(qū))
與普通IO的不同和關(guān)系
NIO以塊的方式處理數(shù)據(jù)台舱，但是IO是以最基礎(chǔ)的字節(jié)流的形式去寫入和讀出的
NIO不再是和IO一樣用OutputStream和InputStream輸入流的形式來進行處理數(shù)據(jù)的律杠，但是又是基于這種流的方式，采用了通道和緩沖區(qū)的形式進行處理
NIO的通道是可以雙向的竞惋，IO的流只能是單向的
NIO的緩沖區(qū)(字節(jié)數(shù)組)還可以進行分片柜去，可以建立只讀緩沖區(qū)、直接緩沖區(qū)和間接緩沖區(qū)拆宛，只讀緩沖區(qū)就是只可以讀嗓奢，直接緩沖區(qū)是為了加快I/O速度，以一種特殊的方式分配其內(nèi)存的緩沖區(qū)
NIO采用的是多路復(fù)用的IO模型浑厚，BIO用的是阻塞的IO模型
通道的概念
通道是對原I/O包中的流的模擬股耽。到任何目的地的所有數(shù)據(jù)都必須通過一個Channel對象(通道)。一個Buffer實質(zhì)上就是一個容器對象钳幅。發(fā)送給一個通道的所有對象都必須首先放到緩沖區(qū)中物蝙；從通道中讀取的任何數(shù)據(jù)都要讀到緩沖區(qū)中
緩沖區(qū)的概念
Buffer是一個對象，它包含一些要寫入或者剛讀出的數(shù)據(jù)敢艰。在NIO中加入Buffer對象诬乞，在流式IO中，將數(shù)據(jù)直接寫入或者讀到Stream對象中
在NIO庫中钠导，所有數(shù)據(jù)都是用緩沖區(qū)處理的震嫉。在讀取數(shù)據(jù)時，它是直接讀到緩沖區(qū)中的牡属。在寫入數(shù)據(jù)時票堵，它是寫入到緩沖區(qū)的。任何時候訪問NIO中的數(shù)據(jù)逮栅，都需要將它放到緩沖區(qū)中
緩沖區(qū)實質(zhì)上是一個數(shù)組悴势。通常它是一個字節(jié)數(shù)組窗宇，但是也可以使用其他種類的數(shù)組。但是一個緩沖區(qū)不僅僅是一個數(shù)組瞳浦，緩沖區(qū)提供了對數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)化訪問，而且還可以跟蹤系統(tǒng)的讀/寫進程
ByteBuffer
CharBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer
選擇器
Selector是多路復(fù)用器废士，用于同時檢測多個通道的事件以實現(xiàn)異步I/O叫潦。
通過一個選擇器來同時對多個套接字通道進行監(jiān)聽，當套接字通道有可用的事件的時候官硝，通道改為可用狀態(tài)矗蕊，選擇器就可以實現(xiàn)可用的狀態(tài)。
工作原理
客戶端-----》Channel-----》Selector------》keys--狀態(tài)改變---》server
Buffer 緩沖區(qū)
Channel 通道
Selector 選擇器
Server端創(chuàng)建ServerSocketChannel 有一個Selector多路復(fù)用器 輪詢所有注冊的通道氢架，根據(jù)通道狀態(tài)傻咖，執(zhí)行相關(guān)操作
- Connect 連接狀態(tài)
- Accept 阻塞狀態(tài)
- Read 可讀狀態(tài)
- Write 可寫狀態(tài)
Client端創(chuàng)建SocketChannel 注冊到Server端的Selector
buffer
- capacity 緩沖區(qū)數(shù)組的總長度
- position 下一個要操作的數(shù)據(jù)元素的位置
- limit 緩沖區(qū)數(shù)組中不可操作的下一個元素的位置，limit<=capacity
- mark 用于記錄當前position的前一個位置或者默認是0
- clear/flip/rewind等都是操作limit和position的值來實現(xiàn)重復(fù)讀寫的
ByteBuffer
有且僅有ByteBuffer(字節(jié)緩沖區(qū))可以直接與通道交互岖研。
public static void main(String[] args) {
//生成FileChannel文件通道 FileChannel的操作--> 操作ByteBuffer用于讀寫卿操，并獨占式訪問和鎖定文件區(qū)域
// 寫入文件
try(FileChannel fileChannel = new FileOutputStream(FILE).getChannel()){
fileChannel.write(ByteBuffer.wrap("test".getBytes()));
} catch (IOException e){
throw new RuntimeException("寫入文件失敗",e);
}
// 在文件結(jié)尾寫入
try(FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile(FILE,"rw").getChannel()){
fileChannel.position(fileChannel.size());//移至文件結(jié)尾
fileChannel.write(ByteBuffer.wrap("some".getBytes()));
} catch (IOException e){
throw new RuntimeException("寫入文件結(jié)尾失敗",e);
}
try(FileChannel fileChannel = new FileInputStream(FILE).getChannel();
FileChannel out = new FileOutputStream("C:\\Users\\sinosoft\\Desktop\\copy.txt").getChannel()
){
// 讀取操作，需要調(diào)用allocate顯示分配ByteBuffer
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
// read之后將數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)
while (fileChannel.read(byteBuffer) != -1){
byteBuffer.flip(); // 準備寫入
out.write(byteBuffer);
byteBuffer.clear(); // 清空緩存區(qū)
}
} catch (IOException e){
throw new RuntimeException("讀取文件失敗",e);
}
}
方法說明
rewind()方法是將position設(shè)置為緩沖區(qū)的開始位置
get()和put()都會修改position
get(int)和put(int)都不會修改position
mark()設(shè)置mark為當前position
flip()將寫模式切換為讀模式
public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}
內(nèi)存映射文件
內(nèi)存映射文件可以創(chuàng)建和修改那些因為太大而無法放入內(nèi)存的文件孙援。
RandomAccessFile tdat = new RandomAccessFile("test.dat", "rw");
MappedByteBuffer out = tdat.getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, length);
或者
FileChannel fc = new FileInputStream(new File("temp.tmp")).getChannel();
IntBuffer ib = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY,0, fc.size()).asIntBuffer();
映射文件訪問比標準IO性能高很多
文件鎖定
文件鎖定可同步訪問害淤，文件鎖對其他操作系統(tǒng)進程可見，因為java文件鎖直接映射到本機操作系統(tǒng)鎖定工具拓售。
public class FileLockTest {
private static final String FILE = "C:\\Users\\sinosoft\\Desktop\\剩余工作副本.txt";
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
FileChannel fileChannel = new FileOutputStream(FILE).getChannel();
// 文件鎖
FileLock fileLock = fileChannel.tryLock();
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
FileChannel fileChannel = null;
try {
fileChannel = new FileOutputStream(FILE).getChannel();
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
}
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
byteBuffer.put("aqws".getBytes());
try {
System.out.println("線程準備寫");
fileChannel.write(byteBuffer);
System.out.println("線程寫完");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
thread.start();
if(fileLock != null){
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
byteBuffer.put("aqwqdqdhwfwihfejfhi".getBytes());
System.out.println("主線程睡眠");
Thread.sleep(10000);
// 會報錯 java.nio.channels.NonWritableChannelException
// fileChannel.read(byteBuffer);
System.out.println("主線程準備寫");
fileChannel.write(byteBuffer);
fileLock.release();
}
}
}
主線程睡眠
線程準備寫
java.io.IOException: 另一個程序已鎖定文件的一部分窥摄，進程無法訪問。
at sun.nio.ch.FileDispatcherImpl.write0(Native Method)
at sun.nio.ch.FileDispatcherImpl.write(FileDispatcherImpl.java:75)
at sun.nio.ch.IOUtil.writeFromNativeBuffer(IOUtil.java:93)
at sun.nio.ch.IOUtil.write(IOUtil.java:65)
at sun.nio.ch.FileChannelImpl.write(FileChannelImpl.java:211)
at com.zhanghe.study.io.nio.FileLockTest$1.run(FileLockTest.java:35)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)
主線程準備寫
通過調(diào)用FileChannel上的tryLock或lock础淤，可以獲得整個文件的FileLock(SocketChannel崭放、DatagramChannel和ServerSocketChannel不需要鎖定，因為本質(zhì)上就是單線程實體)
tryLock()是非阻塞的鸽凶，試圖獲取鎖币砂，若不能獲取，只是從方法調(diào)用返回
lock()會阻塞玻侥，直到獲得鎖道伟，或者調(diào)用lock()的線程中斷，或者調(diào)用lock()方法的通道關(guān)閉使碾。
使用FileLock.release()釋放鎖
// 鎖定文件的一部分蜜徽，鎖住size-position區(qū)域。第三個參數(shù)指定是否共享此鎖
tryLock(long position, long size, boolean shared)
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