Java关于NIO类的详解
一、IO与NIO的区别:
前提我们先说一说java IO:
Java中使用IO(输入输出)来读取和写入,读写设备上的数据、硬盘文件、内存、键盘......,根据数据的走向可分为输入流和输出流,这个走向是以内存为基准的,即往内存中读数据是输入流,从内存中往外写是输出流。
根据处理的数据类型可分为字节流和字符流:
1.字节流可以处理所有数据类型的数据,在java中以Stream结尾
2.字符流处理文本数据,在java中以Reader和Writer结尾。
我们来看个IO流的详解图:

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
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