Java NIO 知多少

Arrom
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Java NIO是什么

标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道(Channel)和缓冲区(Buffer)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中.

Java NIO可以让你异步的使用IO，例如：当线程从通道读取数据到缓冲区时，线程还是可以进行其他事情。当数据被写入到缓冲区时，线程可以继续处理它。从缓冲区写入通道也类似。

Java NIO引入了选择器的概念，选择器用于监听多个通道的事件(比如：连接打开，数据到达)

NIO几个核心部分

Channel

基本上，所有的 IO 在NIO 中都从一个Channel 开始。Channel 有点象流。 数据可以从Channel读到Buffer中，也可以从Buffer 写到Channel中。

image.png

Channel的实现

  • FileChannel
  • DatagramChannel
  • SocketChannel
  • ServerSocketChannel

Buffer

image.png

Buffer定义了所有缓冲区都具有四个属性来提供关于其所包含的数据元素的信息

属性描述
Capacity容器，即可以容纳的最大数量，在缓冲区创建时设定并且不能修改。
Limit表示缓冲区的当前终点，不能对缓冲区超过极线的位置进行读写操作。且极限时可以修改的。
Position位置，下一个要读或者写的元素的索引，每次读写缓冲区数据时，都会改变Position值，为下次读写做准备。
Mark标记，调用mark()来设置mark=position，再调用reset()可以让position恢复标记位置。

Buffer实现

  • ByteBuffer
  • CharBuffer
  • DoubleBuffer
  • FloatBuffer
  • IntBuffer
  • LongBuffer
  • ShortBuffer
Selector

Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接(通道)，但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便。

image.png

要使用Selector，得向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有如新连接进来，数据接收等。

NIO读文件的写法

try {
    RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("./nio/text.txt", "r");
    FileChannel channel = file.getChannel();
    ByteBuffer byteBuffer =ByteBuffer.allocate(1024);
    channel.read(byteBuffer);
    byteBuffer.flip();
    System.out.println(Charset.defaultCharset().decode(byteBuffer));
    byteBuffer.clear();
} catch (FileNotFoundException e) {
    e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
  • 使⽤ file.getChannel() 获取到 Channel
  • 然后创建⼀个 Buffffer
  • 再⽤ channel.read(buffffer)，把⽂件内容读进去
  • 读完以后，⽤ flflip() 翻⻚
  • 开始使⽤ Buffffer
  • 使⽤完之后记得 clear() ⼀下

NIO和传统的IO的区别

  • Java NIO和IO之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。 Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。
  • Java IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道(channel)。
  • Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。
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