IO编程之NIO

从jdk1.4开始，java提供了一系列改进的输入/输出处理的新功能，这些功能被统称为新IO(New IO,简称NIO),这些类都被放在java.nio包以及子包中，并且对原java.io包中的很多类都以NIO为基础进行了改写，新增了满足NIO的功能。

一、Buffer

与Buffer各种相关的类主要在java.nio包中

从内部结构上看Buffer就像一个数组，它可以保存多个相同类型相同的数据。

Buffer是一个抽象类，最常用的子类是ByteBuffer,可以在底层字节数组上进行get/set操作。对应其他基本数据类型（boolean除外）都有相应的Buffer类：CharBuffer,ShortBuffer,IntBuffer...等.

Buffer中有三个重要概念：

1）容量（capacity）:缓冲区的容量（capacity）,标识Buffer的最大数据容量，不可为负值，创建后不能改变

2）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之后的数据既不可以被读，也不可以被写

3）位置（position）:用于指明下一个可以被读出或者写入的缓冲区位置索引

@Test
    public void bufferTest() {
        //创建一个CharBuffer
        CharBuffer cbuff = CharBuffer.allocate(8);
        System.out.println("cbuff的容量："+cbuff.capacity());
        System.out.println("cbuff的界限："+cbuff.limit());
        System.out.println("cbuff的位置："+cbuff.position());
        //向cbuff中插入字符
        cbuff.put('a');
        cbuff.put('b');
        cbuff.put('c');
        System.out.println("cbuff的容量："+cbuff.capacity());
        System.out.println("cbuff的界限："+cbuff.limit());
        System.out.println("cbuff的位置："+cbuff.position());
        //调用flip方法：将limit设置为position所在的位置，并将position设置为0，即为输出数据做好准备
        cbuff.flip();
        System.out.println("cbuff的容量："+cbuff.capacity());
        System.out.println("cbuff的界限："+cbuff.limit());
        System.out.println("cbuff的位置："+cbuff.position());
        //取出cbuff中的元素
        System.out.println(cbuff.get());
        System.out.println("cbuff的容量："+cbuff.capacity());
        System.out.println("cbuff的界限："+cbuff.limit());
        System.out.println("cbuff的位置："+cbuff.position());
        //调用clear方法：clear不是清空数据，她将position设置为0，将limit设置为capactity,即为存入数据做好准备
        cbuff.clear();
        System.out.println("cbuff的容量："+cbuff.capacity());
        System.out.println("cbuff的界限："+cbuff.limit());
        System.out.println("cbuff的位置："+cbuff.position());
        //绝对取数
        System.out.println(cbuff.get(2));
        //绝对取数后相应的参数,绝对取数后相应的参数是不会变化的。
        System.out.println("cbuff的容量："+cbuff.capacity());
        System.out.println("cbuff的界限："+cbuff.limit());
        System.out.println("cbuff的位置："+cbuff.position());

    }

    结果:
             cbuff的容量：8
             cbuff的界限：8
             cbuff的位置：0
             cbuff的容量：8
             cbuff的界限：8
             cbuff的位置：3
             cbuff的容量：8
             cbuff的界限：3
             cbuff的位置：0
             a
             cbuff的容量：8
             cbuff的界限：3
             cbuff的位置：1
             cbuff的容量：8
             cbuff的界限：8
             cbuff的位置：0
             c
             cbuff的容量：8
             cbuff的界限：8
             cbuff的位置：0

二、Channel

Channel类似于传统的流对象，但与传统的流对象有两个主要区别：

1）Channel可以直接将指定文件的部分或者全部直接映射成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

Channel接口的实现类有DatagramChannel、FileChannel、ServerSocketChannel、SocketChannel....等。主要是按功能来分的，DatagramChannel用于支持UDP网络通信的Channel,ServerSocketChannel、SocketChannel是用于支持TCP网络通信的Channel 等依次类推。

/**
     * Channel测试
     * 将FileChannel的全部数据一次映射成ByteBuffer的效果
     */
    @Test
    public void fileChannelTest() {
        File f = new File("G://test//eda_src.sql");
        try (// 获取FileChannel
            FileChannel inChannel = new FileInputStream(f).getChannel();
            FileChannel outChannel = new FileOutputStream("G://test//eda_src_bak.sql").getChannel()) {
            //MappedByteBuffer是ByteBuffer的子类，它表示Channel将磁盘文件的部分内容或全部内容映射到内存后得到的结果
            //通常MappedByteBuffer是由Channel的map方法返回。
            MappedByteBuffer mbb = inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, f.length());
            //创建UTF-8创建解码器
            Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
            //将buffer的数据全部输出
            outChannel.write(mbb);
            //将mbb恢复
            mbb.clear();
            //创建解码器
            CharBuffer cbuff = charset.decode(mbb);
            System.out.println(cbuff);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * Channel测试
     * 如果Channel对应的文件过大，一次性映射到内存中引起性能下降，可以采用“竹筒多次重复取水”的方式
     * 实现文件复制
     */
    @Test
    public void fileChannelTest1() {
        File f = new File("G://test//eda_src.sql");
        try (// 获取FileChannel
            FileChannel inChannel = new FileInputStream(f).getChannel();
            FileChannel outChannel = new FileOutputStream("G://test//eda_src_bak1.sql").getChannel()) {
            //定义一个ByteBuffer对象，用于重复取水
            ByteBuffer bbuff = ByteBuffer.allocate(1024);

            while(inChannel.read(bbuff) != -1) {
                //准备读取数据
                bbuff.flip();
                outChannel.write(bbuff);
                //准备写入数据
                bbuff.clear();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

三、字符集和Charset

在计算机里所有的文件，数据等在底层都是二进制文件，即全部是字节码。对于文本文件，之所以看到一个个字符，这是因为系统将底层的二进制序列转换成字符的缘故。在这个过程中涉及到两个概念：编码（Encode）和解码（Decode）

通常而言：

Encode:把明文的字符序列转换成计算机所理解的二进制序列称为编码

Decode:把二进制序列转换成普通人能看懂的明文字符串称为解码

/**
     * 编码,解码
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void CharsetTest() throws Exception {
        Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
        CharBuffer cbuff = CharBuffer.allocate(10);
        cbuff.put('孙');
        cbuff.put('悟');
        cbuff.put('空');
        cbuff.flip();
        ByteBuffer bbuff = charset.newEncoder().encode(cbuff);
        cbuff.clear();
        //编码
        System.out.println(bbuff.get(5));
        bbuff.flip();
        //解码
        System.out.println(charset.newDecoder().decode(bbuff));
    }

四、NIO.2

JAVA7对原有的NIO进行了重大改进，改进主要包括如下两方面的内容（java7把这种改进称为NIO.2）

1）提供了全面的文件IO和文件系统访问支持（java7新增了java.nio.file包及各个子包）

2）基于异步Channel的IO（java7在java.nio.channels新增了多个以Asynchronous开头的Channel接口和类）

JAVA传统File类功能比较有限，NIO.2中引入了Path接口和Files、Paths两个工具类来弥补这种不足。

/**
     * Paths测试
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void pathTest() throws Exception {
        //以当前路径来获取Path对象
        Path path = Paths.get(".");
        //path路径
        System.out.println(path);
        //绝对路径
        System.out.println(path.toAbsolutePath());
        //真实路径
        System.out.println(path.toRealPath());
        //获取路径名数量
        System.out.println(path.getNameCount());
        //获取绝对路径名数量
        System.out.println(path.toAbsolutePath().getNameCount());
        //获取真实路径名数量
        System.out.println(path.toRealPath().getNameCount());
    }

    /**
     * Files测试
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void filesTest() throws Exception {

        // 复制文件
            Files.copy(Paths.get("G://test//eda_src_bak1.sql"),
                    new FileOutputStream("G://test//eda_src_bak2.sql"));
        //判断文件是否为影藏文件
        System.out.println(Files.isHidden(Paths.get("G://test//eda_src_bak2.sql")));
        //一次性读取文件所有行
        List<String> lines = Files.readAllLines(Paths.get("G://test//eda_src_bak2.sql"));
        System.out.println(lines);
        //获取文件大小
        System.out.println(Files.size(Paths.get("G://test//eda_src_bak2.sql")));
        //直接将多个字符串内容写入到指定文件中
        List<String> l = new ArrayList<>();
        l.add("飞流直下三千尺");
        l.add("佛说因果有缘");
        Files.write(Paths.get("G://test//eda_src_bak3.sql"), l, Charset.forName("UTF-8"));
        //判断C盘总空间，可用空间
        FileStore cStore = Files.getFileStore(Paths.get("C:"));
        System.out.println("C盘总空间"+cStore.getTotalSpace());
        System.out.println("C可用空间"+cStore.getUsableSpace());
    }

    /**
     * 使用FileVistor遍历目录
     * FileVisitor接口代表一个文件访问器，定义了四个方法
     *        FileVisitResult visitFile(T file, BasicFileAttributes attrs) 访问文件时触发该方法
     *        FileVisitResult visitFileFailed(T file, IOException exc)    访问文件失败时触发该方法
     *        FileVisitResult postVisitDirectory(T dir, IOException exc)  访问子目录之前触发该方法
     *        FileVisitResult preVisitDirectory(T dir, BasicFileAttributes attrs) 访问子目录之后触发该方法
     * 四个方法会返回FileVisitResult对象，这是一个枚举类
     *        CONTINUE:继续访问
     *        SKIP_SIBLINGS:继续访问，但不访问该文件或目录的兄弟文件或目录
     *        SKIP_SUBTREE:继续访问，但不访问该文件或目录的子目录树
     *        TERMINATE:终止访问
     *
     * @throws Exception
     */
    @Test
    public void FileVistorTest() throws Exception {
        //遍历G:\test所有文件及子目录
        Files.walkFileTree(Paths.get("G://test"), new SimpleFileVisitor<Path>() {

            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                System.out.println(file.toRealPath());
                return FileVisitResult.CONTINUE;

            }  

        });