三、Java NIO编程

news2024/9/23 17:15:31

- 3.1 Java NIO基本介绍
- 3.2 BIO 和 NIO的比较
- 3.3 NIO三大核心 selector、channel、buffer之间的关系
- 3.4 缓冲区（Buffer）
- - 3.4.1 基本介绍
  - 3.4.2 Buffer类及其子类
- 3.5 通道
- - 3.5.0 channel基本介绍
  - 3.5.1 FileChannel 类
  - 3.5.2 应用实例1 - 本地文件写数据
  - 3.5.3 应用实例2 - 本地文件读数据
  - 3.5.4 应用实例3 - 使用一个buffer完成文件的读取写入
  - 3.5.5 应用实例4 - 拷贝文件 transferFrom方法
  - 3.5.6 Buffer和Channel的注意事项和细节
- 3.6 Selector（选择器）
- - 3.6.1 Selector 基本介绍
  - 3.6.2 Selector的特点
  - 3.6.3 Selector的常用方法

3.1 Java NIO基本介绍

在这里插入图片描述

3.2 BIO 和 NIO的比较

3.3 NIO三大核心 selector、channel、buffer之间的关系

一张图描述 NIO 的 Selector 、 Channel 和 Buffer 的关系：
在这里插入图片描述

3.4 缓冲区（Buffer）

3.4.1 基本介绍

Buffer（缓冲区）：缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块，可以理解成一个容器，该容器提供了一组方法，可以更轻松的使用内存块。缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变换。

Channel提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或者写入的数据都必须经过Buffer
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3.4.2 Buffer类及其子类

3.5 通道

3.5.0 channel基本介绍

NIO的通道类似于流，但又有些区别
- 通道可以同时进行读写，而流只能读或者写
- 通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲
Channel 是 NIO中的一个接口 public interface Channel extends Closeable 、
常用的channel类有：FileChannel，DatagramChannel，ServerSocketChannel，SocketChannel。【FileChannel用于文件数据的读写，DatagramChannel用于UDP数据的读写，ServerScoketChannel SocketChannel用于TCP数据的读写】

3.5.1 FileChannel 类

FileChannel 主要是用来对本地文件进行IO操作，常见的方法有：
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3.5.2 应用实例1 - 本地文件写数据

【实例要求】
1、使用前面学习的ByteBuffer，FileChannel 将“hello，尚硅谷” 写入到file01.txt中
2、文件不存在则创建文件

在这里插入图片描述

public class NIOFileChannel01 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String str= "hello,尚硅谷";
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("E://file01.txt");
        // channel的真是类型是 FileChannelImpl
        FileChannel channel = fileOutputStream.getChannel();
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        // 将str扔到byteBuffer中
        byteBuffer.put(str.getBytes());
        // 对 byteBuffer 进行反转
        byteBuffer.flip();
        // 对于channel 来说是将 buffer中的数据写入到channel中
        channel.write(byteBuffer);
        // 关闭流
        fileOutputStream.close();
    }
}

3.5.3 应用实例2 - 本地文件读数据

在这里插入图片描述

public class NIOFileChannel02 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        File file = new File("E://file01.txt");
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
        // channel的真是类型是 FileChannelImpl
        FileChannel channel = fileInputStream.getChannel();
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate((int) file.length());
        channel.read(byteBuffer);
        System.out.println(new String(byteBuffer.array()));
        // 关闭流
        fileInputStream.close();
    }
}

3.5.4 应用实例3 - 使用一个buffer完成文件的读取写入

在这里插入图片描述

public class NIOFileChannel03 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("1.txt");
        FileChannel fileChannel01 = fileInputStream.getChannel();

        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("2.txt");
        FileChannel fileChannel02 = fileOutputStream.getChannel();

        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);

        while (true) { //循环读取

            //这里有一个重要的操作，一定不要忘了
            /*
             public final Buffer clear() {
                position = 0;
                limit = capacity;
                mark = -1;
                return this;
            }
             */
            byteBuffer.clear(); //清空buffer
            int read = fileChannel01.read(byteBuffer);
            System.out.println("read =" + read);
            if(read == -1) { //表示读完
                break;
            }
            //将buffer 中的数据写入到 fileChannel02 -- 2.txt
            byteBuffer.flip();
            fileChannel02.write(byteBuffer);
        }

        //关闭相关的流
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }
}

3.5.5 应用实例4 - 拷贝文件 transferFrom方法

public class NIOFileChannel04 {
    public static void main(String[] args)  throws Exception {

        //创建相关流
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("d:\\a.jpg");
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\\a2.jpg");

        //获取各个流对应的filechannel
        FileChannel sourceCh = fileInputStream.getChannel();
        FileChannel destCh = fileOutputStream.getChannel();

        //使用transferForm完成拷贝
        destCh.transferFrom(sourceCh,0,sourceCh.size());
        //关闭相关通道和流
        sourceCh.close();
        destCh.close();
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }
}

3.5.6 Buffer和Channel的注意事项和细节

1）ByteBuffer支持类型化的put和get，put放入的是什么数据类型，get就需要使用相应的数据类型来取出，否则就可能有 BufferUnderflowException 异常
2）可以将一个普通Buffer转换成只读Buffer

//得到一个只读的Buffer
ByteBuffer readOnlyBuffer = buffer.asReadOnlyBuffer();

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3）NIO还提供了MapperedByteBuffer，可以让文件直接在内存中（堆外的内存）进行修改，而如何同步到文件由NIO来完成

4）前面我们讲的读写操作，都是通过一个Buffer完成的，NIO还支持通过多个Buffer（即Buffer数组）来完成读写操作，即Scattering 和 Gathering 【分散和聚合】

3.6 Selector（选择器）

3.6.1 Selector 基本介绍

1）Java的NIO，用的非阻塞的IO方式。可以用一个线程来处理多个客户端的连接，此时就会用到Selector选择器
2）多个Channel以事件的方式注册到同一个Selector，Selector可以检测到多个注册的channel上是否有事件发生， 如如果有事件发生，便去获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道。
3）只有在连接真正有读写事件发生时，才会进行读写，大大减少了系统的开销。并且不会为每一个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程
4）避免了多线程之间的上下文切换导致的开销
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