NIO基本操作

Posted 2021-01-22 grasp

NIO是Java 4里面提供的新的API，目的是用来解决传统IO的问题

NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector(选择器)

Channel(通道)

通道：类似于流，但是可以异步读写数据（流只能同步读写），通道是双向的，（流是单向的），通道的数据总是要先读到一个buffer 或者 从一个buffer写入，即通道与buffer进行数据交互。

　　通道类型：　　

FileChannel：从文件中读写数据。　　

DatagramChannel：能通过UDP读写网络中的数据。　　

SocketChannel：能通过TCP读写网络中的数据。　　

ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。　

　　通过使用FileChannel可以从文件读或者向文件写入数据；通过SocketChannel，以TCP来向网络连接的两端读写数据；通过ServerSocketChanel能够监听客户端发起的TCP连接，并为每个TCP连接创建一个新的SocketChannel来进行数据读写；通过DatagramChannel，以UDP协议来向网络连接的两端读写数据。

Buffer(缓冲区)

缓冲区 本质上是一块可以存储数据的内存，被封装成了buffer对象而已！

缓冲区类型：

ByteBuffer

MappedByteBuffer

CharBuffer　　

DoubleBuffer　　

FloatBuffer　　

IntBuffer　　

LongBuffer　　

ShortBuffer　

常用方法：

allocate() - 分配一块缓冲区　　

put() -  向缓冲区写数据

get() - 向缓冲区读数据　　

filp() - 将缓冲区从写模式切换到读模式　　

clear() - 从读模式切换到写模式，不会清空数据，但后续写数据会覆盖原来的数据，即使有部分数据没有读，也会被遗忘；　　

compact() - 从读数据切换到写模式，数据不会被清空，会将所有未读的数据copy到缓冲区头部，后续写数据不会覆盖，而是在这些数据之后写数据

mark() - 对position做出标记，配合reset使用

reset() - 将position置为标记值　

hasRemaining() - 判断是否还有可用数据

缓冲区的一些属性：

capacity - 缓冲区大小，无论是读模式还是写模式，此属性值不会变；

position - 写数据时，position表示当前写的位置，每写一个数据，会向下移动一个数据单元，初始为0；最大为capacity - 1切换到读模式时，position会被置为0，表示当前读的位置

limit - 写模式下，limit 相当于capacity 表示最多可以写多少数据，切换到读模式时，limit 等于原先的position，表示最多可以读多少数据。

Selector(选择器)

选择器：相当于一个观察者，用来监听通道感兴趣的事件，一个选择器可以绑定多个通道；

通道向选择器注册时，需要指定感兴趣的事件，选择器支持以下事件：

SelectionKey.OP_CONNECT

SelectionKey.OP_ACCEPT

SelectionKey.OP_READ

SelectionKey.OP_WRITE　　

 如果你对不止一种事件感兴趣，那么可以用“位或”操作符将常量连接起来，如下：

　　　　 int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE; 

 通道向选择器注册时，会返回一个 SelectionKey对象，具有如下属性

interest集合

ready集合　　

Channel　　

Selector

附加的对象（可选）　

用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量，可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。

int interestSet = selectionKey.interestOps();  
 
boolean isInterestedInAccept  = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;  
boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;  
boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;  

ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后，你会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合： 
　　int readySet = selectionKey.readyOps();

也可以使用以下四个方法获取已就绪事件，返回值为boolean：

selectionKey.isAcceptable();  
selectionKey.isConnectable();  
selectionKey.isReadable();  
selectionKey.isWritable();  

可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上，即记录在附加对象上，方法如下：

selectionKey.attach(theObject);  
Object attachedObj = selectionKey.attachment();  

可以通过选择器的select方法获取是否有就绪的通道；

int select()　　

int select(long timeout)　　

int selectNow()

返回值表示上次执行select之后，就绪通道的个数。　

可以通过selectedKeySet获取已就绪的通道。返回值是SelectionKey 的集合，处理完相应的通道之后，需要removed 因为Selector不会自己removed

select阻塞后，可以用wakeup唤醒；执行wakeup时，如果没有阻塞的select  那么执行完wakeup后下一个执行select就会立即返回。

调用close() 方法关闭selector

传统IO和NIO简单例子

传统IO读取文件：

public static void ioRead() {
        File file = new File("f:/io.txt");
        InputStream in = null;
        try {
            in = new FileInputStream(file);
            byte[] bytes = new byte[1024];
            in.read(bytes);
            System.out.println(new String(bytes));

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                in.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

NIO操作

public static void nioRead() {
        RandomAccessFile aFile = null;
        try {
            aFile = new RandomAccessFile("F:/io.txt", "rw");
            FileChannel fileChannel = aFile.getChannel();
            ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
            int bytesRead = fileChannel.read(buf);
            System.out.println(bytesRead);
            while (bytesRead != -1) {
                buf.flip();
                while (buf.hasRemaining()) {
                    System.out.print((char) buf.get());
                }
                buf.compact();
                bytesRead = fileChannel.read(buf);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (aFile != null) {
                    aFile.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }