JAVA中IO和NIO的详解分析,内容来自网络和自己总结
用一个例子来阐释:
一辆客车上有10个乘客,他们的目的地各不相同,当没有售票员的时候,司机就需要不断的询问每一站是否有乘客需要下车,需要则停下,不需要则继续开车,这种就是阻塞的方式。
当有售票员的时候,每个乘客都将目的地告诉售票员,然后司机和售票员交流,当一个目的地到了的时候,售票员会通知大家,相应的乘客则下车。
这里我们把司机当做CPU,把乘客当做线程:
那么阻塞方式中:CPU需要不断的轮询,询问线程,是否达到目的地,进行上下文切换。
非阻塞方式中:CPU不需要轮询线程,每个线程都在休眠中,只有当外部环境真正准备好时,才唤醒相应线程,没有多余的上下文切换,不会阻塞。
阻塞方式是非常浪费时间的,影响性能的,因为当一个目的地没到的时候,那么该乘客肯定是一直在看着路,观察自己是否要达到目的地了,那么这个过程,该乘客(线程)一直处于阻塞状态,也不能干其他的事情,只有当目的地到了,该乘客才能下车,那么后面的乘客也一一如此。
回到JAVA中的IO和NIO来
IO是以流的方式处理数据,字节处理;NIO是以块的方式处理数据。
NIO 的创建目的是为了让 Java 程序员可以实现高速 I/O 而无需编写自定义的本机代码。NIO 将最耗时的 I/O 操作(即填充和提取缓冲区)转移回操作系统,因而可以极大地提高速度。
通道 和 缓冲区 是 NIO 中的核心对象,几乎在每一个 I/O 操作中都要使用它们。
通道channel是对原 I/O 包中的流的模拟。到任何目的地(或来自任何地方)的所有数据都必须通过一个 Channel 对象。一个 Buffer 实质上是一个容器对象。发送给一个通道的所有对象都必须首先放到缓冲区中;同样地,从通道中读取的任何数据都要读到缓冲区中。
在 NIO 库中,所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时,它是直接读到缓冲区中的。在写入数据时,它是写入到缓冲区中的。任何时候访问 NIO 中的数据,您都是将它放到缓冲区中。
缓冲区实质上是一个数组。通常它是一个字节数组,但是也可以使用其他种类的数组。但是一个缓冲区不 仅仅 是一个数组。缓冲区提供了对数据的结构化访问,而且还可以跟踪系统的读/写进程。
Channel是一个对象,可以通过它读取和写入数据。拿 NIO 与原来的 I/O 做个比较,通道就像是流。
正如前面提到的,所有数据都通过 Buffer 对象来处理。您永远不会将字节直接写入通道中,相反,您是将数据写入包含一个或者多个字节的缓冲区。同样,您不会直接从通道中读取字节,而是将数据从通道读入缓冲区,再从缓冲区获取这个字节。
通道与流的不同之处在于通道是双向的。而流只是在一个方向上移动(一个流必须是 InputStream 或者 OutputStream 的子类), 而 通道 可以用于读、写或者同时用于读写。
读和写是 I/O 的基本过程。从一个通道中读取很简单:只需创建一个缓冲区,然后让通道将数据读到这个缓冲区中。写入也相当简单:创建一个缓冲区,用数据填充它,然后让通道用这些数据来执行写入操作。
FileChannel fcin = fis.getChannel();
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate((int) len);
fcin.read(bb);
fcin.close();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
FileChannel fcout = fos.getChannel();
fcout.write(bb);
上面的写是一次写完,你也可以循环写,按照字节数
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
for (int i=0; i<message.length; ++i) {
buffer.put( message[i] );
}
buffer.flip();
fc.write( buffer );
内存文件映射,在读写文件时,更加高效:
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(sourceFile, "rw");
MappedByteBuffer mbb = raf.getChannel().map(MapMode.READ_ONLY, 0,
raf.length());
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
FileChannel fcout = fos.getChannel();
fcout.write(mbb);
fcout.close();
mbb.clear();
将整个文件映射到内存中。
文件锁:
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile( "usefilelocks.txt", "rw" );
FileChannel fc = raf.getChannel();
FileLock lock = fc.lock( start, end, false );
排他锁必须以写方式打开文件。
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