Java NIO(一）

Posted 2020-09-26 jerrice

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-nio-zh/java-nio-overview.html

Java NIO,Non-blocking IO

02. Java NIO 概览

NIO包含下面几个核心的组件：

• Channels
• Buffers
• Selectors

通过Channel，我们即可以从Channel把数据写到Buffer中，也可以吧数据冲Buffer写入到Channel

有很多的Channel，Buffer类型。下面列举了主要的几种：

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChanne
• ServerSocketChannel

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

NIO实际上还包含一种MappedBytesBuffer,一般用于和内存映射的文件

选择器允许单线程操作多个通道。如果你的程序中有大量的链接，同时每个链接的IO带宽不高的话，这个特性将会非常有帮助。比如聊天服务器。 下面是一个单线程中Slector维护3个Channel的示意图：

要使用Selector的话，我们必须把Channel注册到Selector上，然后就可以调用Selector的selectr()方法。这个方法会进入阻塞，直到有一个channel的状态符合条件。

03. Java NIO Channel通道

Java NIO Channel通道和流非常相似，主要有以下几点区别：

• 通道可以度也可以写，流一般来说是单向的（只能读或者写）。
• 通达可以异步读写。
• 通道总是基于缓冲区Buffer来读写。

 

Java NIO中最重要的集中Channel的实现：

• FileChannel 文件的数据读写
• DatagramChannel UDP的数据读写
• SocketChannel TCP的数据读写
• ServerSocketChannel 监听TCP的链接请求，每个请求会创建一个SocketChannel

利用FileChannel读取数据到Buffer的例子：

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

    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

    int bytesRead = inChannel.read(buf); //把数据读到Buffer中
    while (bytesRead != -1) {

      System.out.println("Read " + bytesRead);
      buf.flip();//通过flip()方法把buffer从写模式调整为读模式

      while(buf.hasRemaining()){
          System.out.print((char) buf.get());
      }

      buf.clear();
      bytesRead = inChannel.read(buf);
    }
    aFile.close();

04. Java NIO Buffer缓冲区

利用Buffer读写数据，通常遵循四个步骤：

• 把数据写入buffer；
• 调用flip；
• 从Buffer中读取数据；
• 调用buffer.clear()或者buffer.compact()

一个Buffer有三个属性是必须掌握的，分别是：

• capacity容量，最多只能写入容量值得字节，整形等数据。一旦buffer写满了就需要清空已读数据才能继续写入新的数据
• position位置，
• limit限制

capacity 最多只能写入容量值得字节，整形等数据。一旦buffer写满了就需要清空已读数据才能继续写入新的数据

position: 读写数据开始的位置。写数据时，默认初始化为0，每写入一个字节或整形数据，position移到下一个单元，position最大值为capacity-1。读取数据时，position会归零，每次读取后，position向后移动。

limit: 

在写模式，能写入的最大数据量。等同于buffer的容量。

读模式，limit则代表我们所能读取的最大数据量，他的值等同于写模式下position的位置。

 

Buffer的方法：

1.分配内存: allocate()。ByteBuffer.allocate(48)

2.写入数据到buffer : 

• 从Channel中写数据到Buffer   inChannel.read(buf)
• 手动写数据到Buffer，调用put方法 buf.put(127);

3.从Buffer读数据：

• 从buffer读数据到channel  inChannel.write(buf)
• 从buffer直接读取数据，调用get方法  byte aByte = buf.get(); 

4.翻转 flip() : 把Buffer从写模式切换到读模式。调用flip方法会把position归零，并设置limit为之前的position的值。 也就是说，现在position代表的是读取位置，limit标示的是已写入的数据位置

5.rewind() 将position置为0，这样我们可以重复读取buffer中的数据。limit保持不变。

6..clear() and compact() 

区别：是保留数据还是全部清空。

clear() : 清空整个Buffer，实际上数据并没有清空，只是标记改了。position重置为0， limit为capacity

compact() : 可以保留未读的数据，只清空已读取的数据，未被读取的数据会被移动到buffer的开始位置，写入位置则近跟着未读数据之后。

7. mark() and reset() mark方法可以标记当前的position，通过reset来恢复mark的位置

8.equals() and compareTo()

equals() :

判断两个buffer相对，需满足：

• 类型相同
• buffer中剩余字节数相同
• 所有剩余字节相等

从上面的三个条件可以看出，equals只比较buffer中的部分内容，并不会去比较每一个元素

compareTo也是比较buffer中的剩余元素，只不过这个方法适用于比较排序的：