12.9 NIO

Posted 2020-11-29 weststar

目录

• 一、Java新IO概述
  • 1.1 Java中NIO相关包介绍
  • 1.2 新IO中的核心对象Channel(通道)和Buffer(缓冲)
  • 1.3 其他类：Charset类、Selector类
• 二、使用Buffer
  • 2.1 Buffer的种类——class XxxBuffer extends Buffer;
  • 2.2 获取Buffer对象
  • 2.3 Buffer的三个重要概念
  • 2.4 Buffer装入数据，然后输出数据的过程
  • 2.5 Buffer常用方法
  • 2.6 Buffer使用示例
  • 2.7★ Buffer的拓展
• 三、使用Channel
  • 3.1 Channel与传统流对象的区别
  • 3.2 Channel及其实现类
  • 3.3 Channel获取
  • 3.4 Channel的常用方法
  • 3.5 从FileInputStream和FileOutputStream中获取FileChannel应用举例
  • 3.6 RandomAccessFile获取FileChannel应用举例
  • 3.7 Channel通道可以像传统IO一样多次重复读写数据
• 四、字符集和Charset
  • 4.1 解码和编码简介
  • 4.2 Charset介绍和常用字符集
  • 4.3 解码器和编码器使用
• 五、文件锁
  • 5.1 锁定文件
  • 5.2 部分锁定
  • 5.3 文件锁的注意事项

当BufferedReader读取输入流中的数据，如果没有读到有效数据，程序将阻塞该线程的执行（使用InputStream的read()方法从流中读取数据时，如果数据源中没有数据，它也会阻塞线程），也就是传统的输入流、输出流都是阻塞式输入、输出。不仅如此传统的输入流、输出流都是通过字节的移动来处理的（即使不直接去处理字节流，但底层的实现还是依赖于字节处理），也就是说，面向流的输入输出系统一次只能处理一个字节，因此面向流的输入、输出效率不高。
JDK 1.4开始，Java提供一些改进的输入/输出新功能，这些功能被称为新IO（New IO,简称NIO），新增了许多输入输出类，这些类都被放在java.nio包及其子包下。

一、Java新IO概述

新IO和传统的IO有相同的目的，都是用于进行输入/输出功能，但新IO使用了不同的方式来处理处理输入/输出，新IO采用内存映射文件的方式来处理输入/输出，新IO将文件或文件的一段区域映射到内存中，这样就可以像访问内存一样来访问文件了（这种方式模拟了操作系统上的虚拟内存的概念），通过这种方式来进行输入/输出比传统的输入/输出要快得多。
下面示意图展示了Java新IO包和各种类之间的树关系：

1.1 Java中NIO相关包介绍

Java中NIO相关的包如下：
java.nio包：主要提供了一些和Buffer相关的类。
java.nio.channels包：主要包括Channel和Selector相关的类。
java.nio.charset包：主要包含和字符集相关的类。
java.nio.channels.spi包：主要包含提供Channel服务的类。
java.nio.charset.spi包：主要包含提供字符集服务的相关类。

1.2 新IO中的核心对象Channel(通道)和Buffer(缓冲)

Channel（通道）和Buffer（缓冲）是新IO中的两个核心对象，Channel是对传统输入/输出系统中里的模拟，在新IO系统中所有数据都需要通过通道传输；Channel与传统的InputStream、OutputStream最大的区别在于它提供了一个map方法，通过该map方法可以直接将“一块数据”映射到内存中。如果说传统的输入/输出系统是面向流的处理，而新IO则是面向块的处理。
Buffer可以被理解成一个容器，它的本质是一个数组，发送到Channel中的所有对象都必须首先放到Buffer中，而从Channel中读取的数据也必须先读到Buffer中。此处的Buffer有点类似于前面我们介绍的“竹筒”，但该Buffer既可以像前面那样一次、一次去Channel中取水，也允许使用Channel直接将文件的某块数据映射成Buffer。

1.3 其他类：Charset类、Selector类

除了Channel和Buffer之外，新IO还提供了用于将UNICODE字符串映射成字节序列以及逆映射操作的Charset类，还提供了用于支持非阻塞式输入/输出的Selector类。

二、使用Buffer

2.1 Buffer的种类——class XxxBuffer extends Buffer;

从内部结构上来看，Buffer就像一个数组，它可以保存多个类型相同的数据。Buffer是一个抽象类，其最常用的子类是ByteBuffer，它可以在底层字节数组上进行get/set操作，除了ByteBuffer之外，其他基本数据类型（boolean除外）都有相应的Buffer类：ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer。

2.2 获取Buffer对象

除了ByteBuffer之外，上面的Buffer都采用相同或相似的方法来管理数据，只是各自管理数据的类型不同而已。这些Buffer没有提供构造器，只提供如下方法来获取一个Buffer对象：

static XxxBuffer allocate(int capacity)
//allocate拨…(给); 划…(归); 分配…(给);

ByteBuffer和CharBuffer用得最多，其他Buffer子类用的较少。ByteBuffer类还有一个子类：MappedByteBuffer，它用于表示Channel将磁盘文件的部分或全部内容映射到内存中得到的结果，通常MappedByteBuffer对象由Channel的map()方法返回。

2.3 Buffer的三个重要概念

★容量（capacity）：缓冲区的 容量（capacity） 表示该Buffer的最大数据容量，即最多可以存储多少数据。缓冲区的容量不可能为负值，在创建后也不能改变。
★界限（limit）：第一个不应该被读出或者写入的缓冲区位置索引。也就是说，位于limit后的数据既不可被读，也不可被写。
★位置（position）：用于指明下一个可以被读出的或者写入的缓冲区位置索引（类似于IO流中的记录指针）。当使用Buffer从Channel中读取数据时，position的值恰好等于已经读到了多少数据。当刚刚新建一个Buffer对象时，其position为0，如果从Channel中读取了2个数据到该Buffer中，则postion为2，指向Buffer中第三个（第一个位置的索引为0）位置。
除此之外，Buffer还支持一个可选的标记(mark,类似于传统IO流中的mark)，Buffer允许直接将position定位到mark处，这些值满足的关系是：

0<=mark<=position<=limit<=capacity

如图显示了某个Buffer读入了一些数据后的示意图：

2.4 Buffer装入数据，然后输出数据的过程

Buffer的主要作用就是装入数据，然后输出数据（其作用类似于输入输出流的水管），开始时Buffer的position为0，limit为capacity，程序通过put()方法像Buffer中放入一些数据(或则从Channel中取出一些数据)，没放入一些数据，Buffr的position位置相应地向后移动一些位置。
Buffer装入数据的示意图：

当Buffer装入数据结束后，调用Buffer的flip()方法，该方法将limit设置为position所在位置，并将position设置为0，这使得Buffer的读写指针又移到开始的位置。也即是说，Buffer调用flip()方法之后，Buffer为输出数据做好了准备；

当Buffer输出数据结束后，Buffer调用clean()方法，clear()方法不是清空Buffer数据，它仅仅只是将position置为0，将limit置为capacity，这样再次向Buffer中装入数据做准备。

2.5 Buffer常用方法

Buffer的基本常用方法：
（1）int capacity():返回Buffer的capacity大小。
（2）boolean hasRemaining():判断当前位置(position)和界限之间是否还具有元素可供处理。
（3）int limit():返回Buffer界限(limit)的位置。
（4）Buffer mark():设置Buffer的mark位置，它只能在0和position之间做mark。
（5）int position():返回position的值。
（6）Buffer position(int newPs):设置Buffer的position，并返回position被修改后的Buffer对象。
（7）int remianing():返回当前位置和界限之间元素个数。
（8）Buffer reset：将位置(position)转到mark所在位置。
（9）Buffer rewind():将位置position设置为0，取消设置的mark。
Buffer的所有子类还提供了两个重要的方法：put()、get()方法，用于向Buffer中放入数据和从Buffer中取出数据。支持单个数据访问，也支持毗连数据访问（以数组作为参数）。
当使用put()、get（）方法访问Buffer中的数据时，分为相对和绝对两种：
（1）相对（Relative）：从Buffer的当前position处开始读取或写入数据，然后将位置position的值按处理后的元素的个数增加。
（2）绝对（Absolute）：直接根据索引向Buffer中读取或写入数据，使用绝对的方式访问Buffer里的数据时，并不会影响位置(position)的值。

2.6 Buffer使用示例

package section9;

import java.nio.CharBuffer;

public class BufferTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //创建Buffer，准备装入数据
        CharBuffer buff=CharBuffer.allocate(8);//①
        System.out.println("Buffer的容量capacity:"+buff.capacity());//8
        System.out.println("Buffer的界限(limit):"+buff.limit());//8
        System.out.println("Buffer的位置(position):"+buff.position());//0

        //放入元素
        buff.put(‘a‘);
        buff.put(‘b‘);
        buff.put(‘c‘);//②
        System.out.println("加入三个元素后，position="+buff.position());//3

        //调用flip()方法，Buffer为输出数据准备阶段
        buff.flip();//③
        System.out.println("执行flip()方法后，limit="+buff.limit());//3
        System.out.println("执行flip()方法后，position="+buff.position());//0
        //取出第一个元素
        System.out.println("第一个元素(position=0):"+buff.get());//④  输出为‘a‘
        System.out.println("取出第一个元素后，position="+buff.position());//1

        //调用clear()方法，为下次装入数据做好准备
        buff.clear();//⑤
        System.out.println("执行clear()方法后，limit="+buff.limit());//8
        System.out.println("执行clear()方法后，position="+buff.position());//0
        System.out.println("执行clear()方法后，Buffer中的内容并没有被清除，第三个元素为"+buff.get(2));//c
        System.out.println("执行绝对读取后，position="+buff.position());//0
    }
}

下面分析整个程序运行过程：
1、调用CharBuffer的静态方法allocate()创建一个capacity为8的CharBuffer,此时capacity=8,position=0,limit=0，进入准备装入数据的阶段:

2、代码2处王Buffer中装入三个元素，放入元素后的CharBuffer效果图如下所示：

3、代码3处，调用Buffer的flip()方法，该方法将把limit设为position处，再把position设置为0：

当Buffer调用flip()方法之后，limit就就移动到原来的position所在的位置，这时相当于把Buffer中没有数据的存储空间"封印"起来，从而避免读取Buffer数据时读取到null值。
4、代码4处取出第一个元素，取出第一个元素后position向后移动一位，也就是position等于1.

5、代码5处，Buffer调用clear()放啊，将position设为0，将limit设为与capacity相同。执行clear()方法后的Buffer的示意图如下所示：

6、执行代码6处依然可以取出位置2的值，也就是字符‘c‘。代码6处根据索引来取值，属于绝对方式的get(),所以不会影响到position的位置。

2.7★ Buffer的拓展

通过allocate()只能创建普通Buffer，ByteBuffer还提供了一个allocateDirect()方法来创建直接Buffer，直接Buffer的创建成本比普通Buffer的创建成本高，但直接Buffer的读取效率更高。
直接Buffer只适用于生存期长的Buffer，而不适用于短期、一次性用完就丢弃的Buffer。且只有ByteBuffer才提供allocateDirect()方法，所以只能再ByteBuffer的级别上创建直接Buffer。如果希望使用其他类型，则应该将该Buffer转换为其他类型的Buffer。
直接Buffer的用法上和普通Buffer用法基本相同，没有太大区别

三、使用Channel

3.1 Channel与传统流对象的区别

Channel类似于传统的流对象，但与传统的流不同的是，Channel有两个主要的区别：
1、Channel可以直接将指定文件的部分或全部映射成Buffer。
2、程序不能直接访问Channel中的数据，包括读取、写入都不行，Channel只能与Buffer进行交互。
也就是说，如果要从Channel中取得数据，必须先用Buffer从Channel中取出一些数据，然后让程序从Buffer中取出这些数据；如果要将程序中的数据写入Channel，一样先让程序将数据放入Buffer中，程序再将Buffer里的输入写入Channel中。

3.2 Channel及其实现类

Channel是一个接口，位于java.nio.channels包下，系统为该接口提供了DatagramChannel、 FileChannel、Pipe.SinkChannel、Pipe.SourceChannel、SelectableChannel、ServerSocketChannel, SocketChannel等实现类，本节主要介绍FileChannel的用法，根据这些Channel的名字我们不难发现新IO里的Channel是按功能来划分的，例如Pipe.SinkChannel、Pipe.SourceChannel用于支持线程之间通信的管道Channel，而ServerSocketChannel、SocketChannel则是用于支持TCP网络通信的Channel。

3.3 Channel获取

所有Channel都不应该通过构造器来直接创建，而是通过传统节点InputStream、OutputStream的getChannel()方法返回对应的Channel，不同节点流获取的Channel不一样。例如FileInputStream、FileOutputStream的getChannel()返回的是FileChannel,而PipedInputStream、PipedOutputStream的getChannel()返回的是Pipe.SinkChannel、Pipe.SourceChannel。

3.4 Channel的常用方法

1、map()：用于将Channel对应的部分或全部数据映射成ByteBuffer;
方法签名->MappedByteBuffer map(FileChannel.MapMode mode,long position,long size),第一个参数执行映射时的模式，分别有只读、读写等模式；第二个、第三个参数用于控制将Channel的哪些数据映射成ByteBuffer.
2、read()和write():都有一系列的重载形式，这些方法用于从Buffer中读取数据或向Buffer中写入数据。

3.5 从FileInputStream和FileOutputStream中获取FileChannel应用举例

下面程序示范了直接将FileChannel的全部数映射成ByteBuffer的效果：

package section9;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;

public class FileChannelTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        File f=new File("src//section9//FileChannelTest.java");
        System.out.println(f.length());//返回文件内容的长度：1045
        try(
                //创建FileInputStream，以该文件输入流创建FileChannel
                var inChannel=new FileInputStream(f).getChannel();
                //以文件输出流创建FileChannel,用于控制输出
                var outChannel=new FileOutputStream("src//section9//a.txt").getChannel()
                )
        {
            //将FileChannel里的全部数据全部映射成ByteBuffer
            MappedByteBuffer buffer=inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY,0,f.length());//代码1
            for(int i=0;i<20;i++)//每个转义字符转换占两个位置,一个字母占一个byte
            {System.out.print((char)buffer.get());}
            System.out.println("
"+buffer.position());
            buffer.position(0);
            System.out.println(buffer.position());
            //使用GBK的字符集创建解码器
            Charset charset=Charset.forName("utf-8");
            //直接将Buffer中的数据全部输出
            outChannel.write(buffer);//代码2
            //再次调用buffer中的clear()方法，复原limit、position
            buffer.clear();
            //创建解码器(CharsetDecoder)对象
            CharsetDecoder decoder=charset.newDecoder();
            //使用解码器将ByteBuffer转换成CharBuffer
            CharBuffer charBuffer=decoder.decode(buffer);
            //CharBuffer的toString方法可以获取对应的字符串
            System.out.println(charBuffer);

        }
        catch(IOException ioe)
        {
            ioe.printStackTrace();
        }

    }
}
2159
package section9;
i
20
0
package section9;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.CharBuffer;
...

上面分别使用了FileInputStream、FileOutputStream来获取Channel，虽然FileChannel既可以读也可以写入，但是FileInputSream获取的FileChannel只能读，而FileOutputStrem获取的FileChannel只能写/代码1处直接将Channel中的全部数据映射成ByteBuffer，然后代码2处直接将整个ByteBuffer的全部数据写入一个FileChannel中，这就完成了文件的复制。
程序后面为了将FileChannelTest.java文件中的内容全部打印出来，使用了Charset类和CharsetDecoder类将ByteBuffer全部转换成CharSetBuffer。后面会详细介绍。

3.6 RandomAccessFile获取FileChannel应用举例

在RandomAccessFile中也包含一个getChannel()方法，RandomAccessFile返回得FileChannel是只读还是读写，则取决于RandomAccessFile打开文件得模式，例如下面程序将会对a.txt文件得内容进行复制，最佳在该文件后面。

package section9;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class RandomAccessFileChannelTest
{
    public static void main(String[] args)
            throws IOException
    {
        var f=new File("src//section9//a.txt");
        try(
                //创建一个RandomAccessFile对象
                var raf=new RandomAccessFile(f,"rw");
                //获取RandomAccessFile对应得Channel
                FileChannel randomChannel=raf.getChannel()
                )
        {
            //将Channel中得所有数据全部映射成ByteBuffer
            ByteBuffer buffer=randomChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY,0,f.length());
            //把Channel得记录指针移动到最后
            randomChannel.position(f.length());
            //将buffer中得所有数据全部是输出
            randomChannel.write(buffer);
        }
    }
}

上面得程序将Channel得记录指针移动到Channel得最后，从而让程序指定ByteBuffer得数据追加到Channel得后面。每次运行运行上面得程序都会将a.txt文件得内容全部复制一遍，并将全部得内容追加到文件得后面。

3.7 Channel通道可以像传统IO一样多次重复读写数据

如果习惯了传统IO的“用竹筒多次重复取水”的过程，或者担心Channel对应的文件过大，使用map()方法一次将所有文件内容全部映射到内存中引起性能下降，也可以使用Channel和Buffer传统的“用竹筒多次取水”的方式：

package section9;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;


public class ReadFile
{
    public static void main(String[] args)
            throws IOException
    {
        try(
                //创建文件输入流
                var fis=new FileInputStream("src//section9//ReadFile.java");
                //创建文件输出流
                var fos=new FileOutputStream("src//section9//b.txt");
                //创建一个FileChannel
                var fcIn=fis.getChannel();
                var fcOut=fos.getChannel()
                )
        {
            //定义一个Buffer对象，用于重复取水
            ByteBuffer buff=ByteBuffer.allocate(256);
            //将FileChannel中的全部数据放入ByteBuffer中
            while(fcIn.read(buff)!=-1)
            {
                //锁定Buffer的空白区域
                buff.flip();//将limit移动带position处
                //将buffer中的数据写入输出Channel中
                fcOut.write(buff);
                //将buffer初始化，为下一次读取数据做准备
                buff.clear();
            }
        }
    }
}

上面的程序将生成一个b.txt文件，复制了Read.java文件的内容。
下面程序改为打印出ReadFile.java文件的内容

package section9;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;


public class ReadFile
{
    public static void main(String[] args)
            throws IOException
    {
        try(
                //创建文件输入流
                var fis=new FileInputStream("src//section9//ReadFile.java");
                //创建文件输出流
                var fos=new FileOutputStream("src//section9//b.txt");
                //创建一个FileChannel
                var fcIn=fis.getChannel();
                var fcOut=fos.getChannel()
                )
        {
            //定义一个Buffer对象，用于重复取水
            ByteBuffer bbuff=ByteBuffer.allocate(256);
            //将FileChannel中的全部数据放入ByteBuffer中
            while(fcIn.read(bbuff)!=-1)
            {
                //锁定Buffer的空白区域
                bbuff.flip();//将limit移动带position处

                //创建Charser对象
                Charset charset=Charset.forName("UTF-8");
                //创建解码器对对象
                CharsetDecoder decoder=charset.newDecoder();
                //将ByteBuffer中的内容转码
                CharBuffer cbuffer=decoder.decode(bbuff);
                //打印数
                System.out.print(cbuffer);
                //将buffer中的数据写入输出Channel中
                fcOut.write(bbuff);

//                //将buffer中的数据写入输出Channel中—
//                fcOut.write(bbuff);

                //将buffer初始化，为下一次读取数据做准备
                bbuff.clear();
            }
        }
    }
}

上面代码虽然使用了FileChannel和Buffer来读取文件，但处理方式使用了InputStream、Byte[]来读取文件的方式几乎一样，都是采用"用竹筒多次重复取水"的方式。但Buffer的flip()和clear()两个方法，程序处理起来也比较方便。每次读写数据后调用flip()方法将没有数的区域封印起来，避免程序从Buffer中取出null值；数据取出后立即调用clear方法将Buffer的position取为0，为下一次读取数据做好准备。

四、字符集和Charset

4.1 解码和编码简介

通常而言，把明文的字符串序列转换成计算机理解的字节序列（二进制文件，普通人看不懂）成为编码，把字节序列转化成普通人能看懂的明文字符串称为解码。

计算机底层是没有文本文件、图片文件之分的，它只是忠诚地记录每个文件的二进制序列而已，当需要保存文本文件时，程序先把文件中的每个字符翻译成二进制序列；当需要读取文本文件时，程序必须把二进制序列转化为一个个的字符。
Java默认使用Unicode字符集，但很多操作系统并不采用Unicode字符集，那么从系统中读取数据到Java程序中时，就可能出现乱码问题。

4.2 Charset介绍和常用字符集

JDK1.4提供了Charset处理字节序列和字符序列之间的转换关系，该类用于创建解码器和编码器，还提供Charset所支持字符集方法，Charset类是不可变。
Charset类提供了一个availableCharsets()静态方法来获取当前JDK所支持的所有字符集。所以程序可以使用以下程序来获取JDK所支持的全部字符集。

package section9;

import java.nio.charset.Charset;
import java.util.SortedMap;

public class CharsetTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //获取Java支持的全部字符集
        SortedMap<String, Charset> map=Charset.availableCharsets();
        for(var alias:map.keySet())
        {
            //输出字符集的别名和对应的Charset对象
            System.out.println(alias+"--->"+map.get(alias));
        }
    }
}
Big5--->Big5
Big5-HKSCS--->Big5-HKSCS
CESU-8--->CESU-8
EUC-JP--->EUC-JP
EUC-KR--->EUC-KR
GB18030--->GB18030
GB2312--->GB2312
...

上面程序SortedMap<String, Charset> map=Charset.availableCharsets();获取了Java所支持的全部字符集，并用遍历的方式打印了所有字符集的别名（字符集的字符串名称）和Charset对象。从上面的程序可以看出每个字符集都有一个字符串名称，也成为字符串的别名。
对于中国程序员，有几个常用字符集：

字符集	介绍
GBK	简体中文字符集
BIG5	繁体字中文字符集
ISO-8859-1	ISO拉丁字母表，也叫作ISO-LATIN-1
UTF-8	8位UCS转换格式
UTF-16BE	16位UCS转换格式，Big-endian(最低地址存放高位字节)字节顺序
UTF-16LE	16位UCS转换格式，Little-endian(最高地址存放低位字节)字节顺序
UTF-16	16位UCS转换格式，字节顺序由可选的字节顺序标记来标识

一旦知道了字符集别名后，程序就可以调用Charset的forName()方法来创建Charset对象，forName()方法的参数就是相应字符集的别名。例如下面代码：

Charset cs=Charset.forName("ISO-8859-1");
Charset csCn=Charset.forName("GBK");

拓展：java 7 新增了一个StandardCharsets类，该类里包含ISO-8859-1、UTF-8、UTF-16等常用变量，这些变量代表了最常用的字符集对应的Charset对象：

4.3 解码器和编码器使用

一旦获取了Charset对象后，就可以通过该对象的newDecoder()、newEncoder()这两个方法分别返回CharsetDecoder和CharsetEncoder对象，代表了CharSet的解码器和编码器。
调用CharsetDecoder的decode()就可以将ByteBuffer（字节序列）转换为CharBuffer（字符序列）,调用CharsetEncoder的encode()就可以将CharBuffer（字符序列转换为ByteBuffer（字节序列）。
如下程序就使用了CharsetDecoder的decode()和CharsetEncoder的encode()完成ByteBuffer和CharBuffer之间的转换。

package section9;

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.charset.CharacterCodingException;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.nio.charset.CharsetEncoder;

public class CharsetTransform
{
    public static void main(String[] args) throws CharacterCodingException {
        //创建简体中文所对应的Charset
        Charset cn=Charset.forName("GBK");
        //获取cn对象的解码器和编码器
        CharsetEncoder cnEncoder=cn.newEncoder();
        CharsetDecoder cnDecoder=cn.newDecoder();


        //创建一个CharBuffer对象
        CharBuffer cbuff= CharBuffer.allocate(8);
        cbuff.put(‘孙‘);
        cbuff.put(‘悟‘);
        cbuff.put(‘空‘);
        cbuff.flip();//将limit设置到position，position=0
        System.out.println(cbuff);
        System.out.println(cbuff.position());
        //将CharBuffer中字符系列转化为字节序列
      **  ByteBuffer bbuff=cnEncoder.encode(cbuff);**
        System.out.println(cbuff);//此时cbuff不存在了，也就输出为空
        //循环输出ByteBuffer中的每个字节
        for(var i=0;i<bbuff.capacity();i++)
        {
            System.out.println(bbuff.get()+" ");
        }
        bbuff.flip();
        //将ByteBuffer的数据全部解码成字符序列
       ** System.out.println("
"+cnDecoder.decode(bbuff));**
    }
}
孙悟空
0

-53 
-17 
-50 
-14 
-65 
-43 

孙悟空

ByteBuffer bbuff=cnEncoder.encode(cbuff);
System.out.println(" "+cnDecoder.decode(bbuff));
上面两行代码分别实现了将CharBuffer转换成ByteBuffer，将ByteBuffer转换成CharBuffer的功能。实际上Charset里也提供了如下三个方法：
CharBuffer decode(ByteBuffer bb)：将ByteBuffer中字节序列转换成字符序列的的便捷方法。
ByteBuffer encode(CharBuffer cb)：将CharBuffer中的字符序列转换成字节序列的便捷方法。
ByteBuffer encode(String str)：将String中的字符序列转换成字节序列的便捷方法。
也就是说，获取了Charset对象后，如果仅仅只需要进行简单的编码、解码操作，起始可以不用创建CharsetEncoder和CharsetDecoder对象，直接调用Charset的encode()和decode()方法进行编码、解码。

package section9;

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.charset.Charset;

public class CharsetTransformTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        //创建简体中文的Charset
        Charset cn=Charset.forName("GBK");
        //创建一个Buffer对象
        CharBuffer cbuff=CharBuffer.allocate(8);
        cbuff.put(‘孙‘);
        cbuff.put(‘悟‘);
        cbuff.put(‘空‘);
        //将limit移动到position所在位置，position=0
        cbuff.flip();
        System.out.println(cbuff);//孙悟空
        System.out.println(cbuff.position());//0

        //将字符序列转化为字节序列的便捷方式
        ByteBuffer bbuff=cn.encode(cbuff);
        System.out.println(cbuff.position());//3
        cbuff.flip();//执行上面的准换后，position位置发生改变
        System.out.println(cbuff);//孙悟空
        System.out.println(bbuff);//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=6 cap=6]

        //将字节序列转化为字符序列的便捷方式
        CharBuffer cbuff1=cn.decode(bbuff);
        System.out.println(cbuff1.position());
        System.out.println(cbuff1);//孙悟空
    }
}

提示：在String类里也提供了一个getBytes(String charset)方法，该方法返回byte[],该方法也是使用指定的字符集将字符串转换为字节序列。

五、文件锁

如果多个系统需要并发修改同一个文件时，程序之间需要某种机制来进行通信，使用文件锁可以有效地阻止多个进程并发修改同一个文件，所以现在大部分操作系统都提供了文件锁的功能。
文件锁控制文件或者文件部分字节的访问，但文件锁在不同操作系统的差别较大，所以早期的JDK版本并未提供文件锁的支持。从JDK1.4的新IO开始，Java开始提供文件锁的支持。

5.1 锁定文件

在NIO中，Java提供了FileLock来支持文件锁定功能，在FileChannel中提供的lock()/tryLock()方法可以获取文件锁FileLock对象，从而锁定文件。
Lock()和tryLock()方法的区别在于：
当Lock试图锁定某个文件时，如果无法得到文件锁，程序将一直阻塞；而tryLock()是尝试锁定文件，他将直接返回而不是阻塞，如果获得了文件锁，该方法返回文件锁，否则将返回null。

5.2 部分锁定

如果FileChannel只是像锁定文件部分内容，而不是锁定全部内容，可以使用如下的lock()或tryLock()方法：
1、lock(long position,long size,boolean shared)：对文件的position开始，长度为size的内容加锁，该方法是阻塞式的。
2、tryLock(long position,long size,boolean shared):非阻塞式的加锁方式。参数同上类似。
当shared为true时，表明该锁是一个共享锁，它允许多个线程来读取该文件，但阻止其他进程获得对该文件的排他锁。当shared为false时，表明该锁是一个排他锁，它将锁住对文件的读写。程序可以通过调用FileLock的isShared来判断它获得的锁是不是共享锁。
直接使用lock()或tryLock()方法获取的文件锁是排他锁
处理完文件后通过FileLock的release()释放文件锁。下面程序示范了使用FileLock锁定文件。

package section9;

import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.channels.FileLock;

public class FileLockTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        try(
                //使用FileOutputStream获取FileChannel
                var channel=new FileOutputStream("src//section9//a.txt").getChannel()
                )
        {
            //使用非阻塞式方式对文件加锁
            FileLock lock=channel.tryLock();
            System.out.println(lock);//sun.nio.ch.FileLockImpl[0:9223372036854775807 exclusive valid]
            //程序暂停10s
            Thread.sleep(10000);
            //释放锁
            lock.release();
        }
        catch (Exception ex)
        {
            ex.printStackTrace();
        }
    }
}

上面程序FileLock lock=channel.tryLock();对指定文件加锁，接着程序调用Thread.sleep(10000)暂停10s后才释放文件锁，因此在这10s内，其他程序无法对a.txt文件进行修改。

5.3 文件锁的注意事项

在某些平台上，文件锁仅仅是建议性的，并不是强制式的。这意味着即使一个程序不能获得文件锁，它也可以对该文件进行读写。
在某些平台上，不能同步地锁定一个文件并把它映射到内存中。
文件锁是由Java虚拟机所持有的，如果两个Java程序使用同一个Java虚拟机运行，则它们不能对同一个文件进行加锁。
在某些平台上当关闭 FileChannel时，会释放Java虚拟机在该文件上的所有锁，因此应该避免对同一个被锁定的文件打开多个FileChannel。