1、NIO详解之标准NIO
前言
NIO即新的输入输出,这个库是在JDK1.4中才引入的。它在标准java代码中提供了高速的面向块的IO操作。NIO即New IO,NIO和IO有相同的作用和目的,但实现方式不同,NIO主要用到的是块,所以NIO的效率要比IO高很多。
NIO和IO最大的区别是数据打包和传输方式。IO是以流的方式处理数据,而NIO是以块的方式处理数据。
在Java API中提供了两套NIO,一套是针对标准输入输出NIO,另一套就是网络编程NIO,
本篇主要介绍 标准NIO
Buffer
Buffer是一个对象,它包含一些要写入或读出的数据。在NIO中,数据是放入buffer对象的,而在IO中,数据是直接写入或者读到Stream对象的。应用程序不能直接对 Channel 进行读写操作,而必须通过 Buffer 来进行, 即 Channel 是通过 Buffer 来读写数据的。
当向 Buffer 写入数据时,Buffer 会记录下写了多少数据。一旦要读取数据,需要通过 flip()
方法将 Buffer 从写模式切换到读模式
。在读模式下,可以读取之前写入到 Buffer 的所有数据。
一旦读完了所有的数据,就需要清空缓冲区,让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区:调用clear()
或 compact()
方法。clear()
方法会清空整个缓冲区。compact()
方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处,新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。
Channel
Channel是一个对象,可以通过它读取和写入数据。可以把它看做IO中的流。但是它和流相比还有一些不同:
1、Channel是双向的,既可以读又可以写,而流是单向的
2、 Channel可以进行异步的读写
3、 对Channel的读写必须通过buffer对象
正如上面提到的,所有数据都通过Buffer对象处理,所以,您永远不会将字节直接写入到Channel中,相反,您是将数据写入到Buffer中;
同样,您也不会从Channel中读取字节,而是将数据从Channel读入Buffer,再从Buffer获取这个字节。
在Java NIO中Channel主要有如下几种类型:
FileChannel
:从文件读取数据的
DatagramChannel
:读写UDP网络协议数据
ServerSocketChannel
:可以监听TCP连接
SocketChannel
:读写TCP网络协议数据
1、读取数据
原理 :在NIO系统中,任何时候执行一个读操作,不是直接从Channel中读取数据,因为所有的数据都必须用Buffer来封装,所以您应该是从Channel读取数据到Buffer。
1、 从FileInputStream获取Channel
2、 创建Buffer
3、 从Channel读取数据到Buffer
第一步:获取通道
FileInputStream fin = new FileInputStream( "readandshow.txt" );
FileChannel fc = fin.getChannel();
第二步:创建缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
第三步:将数据从通道读到缓冲区
fc.read( buffer );
public class ReadTest {
static public void main( String args[] ) throws Exception {
FileInputStream fin = new FileInputStream( "/Users/healerjean/Desktop/test.txt" );
// 获取通道
FileChannel fc = fin.getChannel();
// 创建缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
// 读取数据到缓冲区
fc.read(buffer);
buffer.flip(); //用来提供后面写入
while (buffer.remaining()>0) {
byte b = buffer.get();
System.out.print(((char)b)); //读取中文会乱码哦
}
fin.close();
}
}
2、写入数据到文件
类似于从文件读数据, 第一步:获取一个通道
FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "writesomebytes.txt" );
FileChannel fc = fout.getChannel();
第二步:创建缓冲区,将数据放入缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
for (int i=0; i<message.length; ++i) {
buffer.put( message[i] );
}
buffer.flip(); //切换buffe到读模式,这样才能被channel读取并且写入到文件中
第三步:把缓冲区数据写入通道中
fc.write( buffer );
public class WriteTest {
static public void main( String args[] ) throws Exception {
String messageString = "HealerJean";
byte message[] = messageString.getBytes("UTF-8");
FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "/Users/healerjean/Desktop/test.txt" );
FileChannel fc = fout.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
for (int i=0; i<message.length; ++i) {
buffer.put( message[i] );
}
buffer.flip();
fc.write( buffer );
fout.close();
}
}
3、读写结合
**
* 用java NIO api拷贝文件
* @param src
* @param dst
* @throws IOException
*/
public static void copyFileUseNIO(String src,String dst) throws IOException{
//声明源文件和目标文件
FileInputStream fi=new FileInputStream(new File(src));
FileOutputStream fo=new FileOutputStream(new File(dst));
//获得传输通道channel
FileChannel inChannel=fi.getChannel();
FileChannel outChannel=fo.getChannel();
//获得容器buffer
ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
while(true){
//判断是否读完文件
int eof =inChannel.read(buffer);
if(eof==-1){
break;
}
//重设一下buffer的position=0,limit=position
buffer.flip();
//开始写
outChannel.write(buffer);
//写完要重置buffer,重设position=0,limit=capacity
buffer.clear();
}
inChannel.close();
outChannel.close();
fi.close();
fo.close();
}
4、解释一下奇怪的方法
4.1、fcin.read( buffer ); 检查状态
当没有更多的数据时,拷贝就算完成,此时 read() 方法会返回 -1 ,我们可以根据这个方法判断是否读完。
int r= fcin.read( buffer );
if (r==-1) {
break;
}
4.2、buffer.flip()、clear(); 切换到读取模式
控制buffer状态的三个变量
position:跟踪已经写了多少数据或读了多少数据,它指向的是下一个字节来自哪个位置
limit:代表还有多少数据可以取出或还有多少空间可以写入,它的值小于等于capacity。
capacity:代表缓冲区的最大容量,一般新建一个缓冲区的时候,limit的值和capacity的值默认是相等的。
flip、clear这两个方法便是用来设置这些值的。
1、flip() 源码
public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}
写入数据之前我们调用了buffer.flip();方法,这个方法把当前的指针位置position设置成了limit,再将当前指针position指向数据的最开始端,
我们现在可以将数据从缓冲区写入通道了。 position 被设置为 0,这意味着我们得到的下一个字节是第一个字节。 limit 已被设置为原来的 position,这意味着它包括以前读到的所有字节,并且一个字节也不多。 这样就是度模式
2、clear
public final Buffer clear() {
position = 0;
limit = capacity;
mark = -1;
return this;
}
写入数据之后也就是读数据之前,我们调用了 buffer.clear();方法,这个方法重设缓冲区以便接收更多的字节。下图显示了在调用 clear() 后缓冲区的状态。
5、具体分析读写过程
1、初始化缓冲区状态
2、写入缓存区数据
3、缓冲区变成可读取模式
4、全部读完
5、读完清空缓冲区
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