Java关于NIO类的详解

Posted 2020-12-05 zpdmulti

一、IO与NIO的区别：

　　1.NIO的起源：

　　　　java.NIO是jdk1.4是提出，jdk1.7进行二次改进的java新型IO类，其最大的特点就是它的非阻塞性。

　　2.IO与NIO结构差异：

　　　　普通的IO是面向流(Stream Oriented)，而NIO则是面向缓冲区(Buffer Oriented)。IO流是单向的，直接面向字节流，通过InputStream、OutputStream来完成数据的输入输出。而NIO是双向的，通过建立通道（Channel），然后将数据装在缓冲区（Buffer）在通道上进行传输。针对不同类型的数据有不同的Buffer，根据数据类型不同（boolean 除外），提供了相应类型的缓冲区： ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、 FloatBuffer、DoubleBuffer。

 

二、NIO的Buffer的数据存取：

　　1.创建Buffer实例：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); //1024为capacity，通过allocate()方法可以获取一个缓冲区

　　2.Buffer类属性的解析：

　　　　Buffer类中有三个属性必须理解：capacity（容量）、limit(访问范围)、position（位置，表示缓冲区中正在操作数据的位置）。通过get(),put()方法进行数据的存取。

　　　　通过flip()方法切换成读模式，clear()方法清空缓冲区。但是缓冲区中的数据依然存在，但是处于“被遗忘”状态，rewind()可重复读。

　　3.Buffer的分类：

　　　　Buffer分为直接缓冲区和非直接缓冲区。非直接缓冲区 通过allocate()方法分配缓冲区，将缓冲区建立在JVM的内存中。直接缓冲区 通过allocateDirect()方法，将缓冲区建立在物理内存中。这样做可以提高IO效率，节省了copy的过程，直接缓冲区是物理内存映射文件，但是写入过程不受控制，读过程受GC影响！

三、通道的原理与获取：

　　1.通道的原理：

　　　　传统的javaIO是通过DMA的方式存取，这种方式需要CPU的权限。而通道（Channel）自带处理器，不需要去访问CPU，所以在进行大量IO时效率更高一些。通道用于源节点与目标节点的连接。在 Java NIO 中负责缓冲区中数据的传输。Channel 本身不存储数据，因此需要配合缓冲区进行传输。

　　2.通道的获取：

　　　　通道的主要实现类 java.nio.channels.Channel 接口：FileChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel。

　　　　获取通道的方法：

　　　　　　1）各IO有自己的获取方法、

　　　　　　2）jdk1.7的NIO2，针对各个通道提供了静态方法open();

　　　　　　3）jdk1.7的NIO2的Files工具类的newByteChannel();

四、通道的数据传输：

　　1.分散(Scatter)与聚集(Gather):　　

　　　　1）分散读取（Scattering Reads）,将Channel中读取的数据分散到Buffer
　　　　2）聚集写入（Gathering Writes）,将多个Buffer中的数据聚集到Channel中

　　2.实例代码：

        RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("1.txt", "rw");       
        //1. 获取通道
        FileChannel channel = raf1.getChannel();     
        //2. 分配指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(250);
        ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(500);        
        //3. 分散读取
        ByteBuffer[] bufs = {buf1, buf2};
        channel1.read(bufs);      
        for (ByteBuffer byteBuffer : bufs) {
            byteBuffer.flip();
        }
        System.out.println(new String(bufs[0].array(), 0, bufs[0].limit()));
        System.out.println("-----------------");
        System.out.println(new String(bufs[1].array(), 0, bufs[1].limit()));       
        //4. 聚集写入
        RandomAccessFile raf2 = new RandomAccessFile("2.txt", "rw");
        FileChannel channel2 = raf2.getChannel();   
        channel2.write(bufs);

 

五、字符集 Charset：

　　编码：字符串->字节数组。解码：字节数组->字符串

　　1.查看Charset里都有哪些编码：

        Map<String, Charset> map = Charset.availableCharsets();
        map.forEach((k,v)->{
            System.out.println(k);//常见的UTF-8等等..
        });

　　2.缓冲区编解码：

        Charset c = Charset.forName("UTF-8");
        CharsetEncoder e = cs1.newEncoder();  //获取编码器
        CharsetDecoder d = cs1.newDecoder();  //获取解码器    
        CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);
        buf.put("二狗子到此一游");
        buf.flip();
        ByteBuffer bBuf = e.encode(buf );//编码
        bBuf.flip();                     //解码
        CharBuffer buf2= d.decode(bBuf);
        System.out.println(buf2.toString());    

六、阻塞与非阻塞：

　　阻塞与非阻塞式的，相较于网络通信：
　　　　1）阻塞：C端发送S端读写请求，S端考虑，阻塞，服务端不会做其他事情，解决方式多线程
　　　　2）非阻塞：Selector(选择器)，通道会注册到选择器上，Selector监控IO状况，只有C端准备就绪