Java NIO

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title: Java-NIO.md date: 2019-04-20 12:16:01 tags: categories:

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1. NIO
   1. Java IO 与 NIO的主要区别
   2. 通道(Channel)与缓冲区(Buffer)
      1. [1、缓冲区(Buffer)](#1、[缓冲区buffer]srcbuffertestbufferjava)
         1. 1、使用方法
         2. 2、核心属性
         3. 3、直接缓冲区与非直接缓冲区
      2. 2、通道
         1. 1、主要的Channel接口实现类
         2. 2、使用方法
            1. 获取通道
            2. 使用通道复制文件(本地IO)
         3. 3、通道之间的数据传输
         4. 4、分散(Scatter)与聚集(Gather)
         5. [5、字符集](#5、[字符集]srcchanneltestcharsetjava)
         6. 6、网路IO(核心内容)
            1. [1、TCP连接](#1、[tcp连接]srcchanneltcpchanneljava)
            2. [2、UDP连接](#2、[udp连接]srcchanneludpchanneljava)
      3. [3、管道](#3、[管道]srcpipetestpipejava)

目录 end|2020-04-27 23:42|

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NIO

Java IO 与 NIO的主要区别

IO	NIO
面向流	面向缓冲区
阻塞IO	非阻塞IO
	选择器

通道(Channel)与缓冲区(Buffer)

Channel表示打开IO设备（如，文件、套接字）的连接。若要使用NIO，则需获取用于连接IO设备的管道以及容纳数据的缓冲区。然后操作缓冲区，对数据进行处理

1、缓冲区(Buffer)

在Java NIO中负责数据的存取，缓冲区就是数组用于操作不同类型的数据。不同的数据类型提供了不同的缓冲区，boolean除外。

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

1、使用方法

1. 使用allocate()方法获取一定大小的缓冲区：ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

2. 使用put()存入数据到缓冲区：buffer.put("hello".getBytes());

3. 使用flip()切换成读取数据模式：buffer.flip();

4. 使用get()获取缓冲区内的数据：byte[] bytes = new byte[buffer.limit()]; buffer.get(bytes);

2、核心属性

• mark：标记， 表示记录当前position的位置，可通过reset()恢复到mark的位置
• position：位置，缓冲区中正在操作数据的位置
• limit：界限，缓冲区中可以操作数据的大小。 limit后的数据不可读写
• capacity：容量，表示缓冲区中最大存储数据的容量，一旦声明不可改变

3、直接缓冲区与非直接缓冲区

• 非直接缓冲区：通过allocate()方法分配缓冲区，缓冲区将建立在JVM的内存中

• 直接缓冲区：通过allocateDirect()方法分配缓冲区，缓冲区将直接建立在物理内存中

2、通道

Channel表示IO源与目标打开的连接，类似于传统的流。不过Channel不能直接访问数据，Channel只能与Buffer进行交互

1、主要的Channel接口实现类

• FileChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel
• DatagramChannel

2、使用方法

获取通道

• Java针对支持通道的类提供getChannel()方法,这些类有：

  • 本地IO

    1. FileInputStream/FileOutputStream
    2. RandomAccessFile

  • 网络IO

    1. Socket
    2. ServerSocket
    3. DatagramSocket

• JDK 1.7中的NIO2针对各个通道提供了静态方法open()

• JDK 1.7中的NIO2中的Files工具类的newByteChannel()方法

使用通道复制文件(本地IO)

• 利用Channel完成文件的复制(非直接缓冲区).

    @Test
    public void test1() throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("JavaNIO.iml");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("JavaNIO2.iml");

        // 获取通道
        FileChannel inputChannel = fis.getChannel();
        FileChannel outputChannel = fos.getChannel();

        // 分配指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        // 将通道内的数据读入缓冲区
        while (inputChannel.read(buffer) != -1) {
            // 将缓冲区内的数据写入通道
            buffer.flip();  //  切换为读数据
            outputChannel.write(buffer);
            buffer.clear(); // 清空缓冲区
        }

        // 关闭通道
        outputChannel.close();
        inputChannel.close();
        fos.close();
        fis.close();
    }

• 使用直接缓冲区复制文件(内存映射文件).

    @Test
    public void test2() throws IOException {
        // 使用Open()获取通道
        FileChannel inputChannel = FileChannel.open(Paths.get("JavaNIO.iml"), StandardOpenOption.READ);
        FileChannel outputChannel = FileChannel.open(Paths.get("JavaNIO2.iml"),
                StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE_NEW);

        // 内存映射文件，和使用allocateDirect()获取内存一样，内存在物理内存中
        MappedByteBuffer inputMappedBuffer = inputChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, inputChannel.size());
        MappedByteBuffer outputMappedBuffer = outputChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, inputChannel.size());

        // 直接对缓冲区进行读写操作
        byte[] bytes = new byte[inputMappedBuffer.limit()];
        inputMappedBuffer.get(bytes);
        outputMappedBuffer.put(bytes);

        // 关闭通道
        inputChannel.close();
        outputChannel.close();
    }

3、通道之间的数据传输

• 主要方法

  • transferFrom()
  • transferTo()

    @Test
    public void test3() throws IOException {
        // 使用Open()获取通道
        FileChannel inputChannel = FileChannel.open(Paths.get("JavaNIO.iml"), StandardOpenOption.READ);
        FileChannel outputChannel = FileChannel.open(Paths.get("JavaNIO2.iml"),
                StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE_NEW);

        // 通道间的数据传输(二用一)
        // inputChannel.transferTo(0, inputChannel.size(), outputChannel);
        outputChannel.transferFrom(inputChannel, 0, inputChannel.size());

        inputChannel.close();
        outputChannel.close();
    }

4、分散(Scatter)与聚集(Gather)

• 分散读取(Scattering Reads)： 将通道中的数据分散到多个缓冲区中

• 聚集写入(Gathering Writes)：将多个缓冲区内的数据聚集到通道中

5、字符集

指定字符集，避免乱码。常用于CharBuffer与ByteBuffer之间。

6、网路IO(核心内容)

传统IO为阻塞式的，NIO通过选择器实现非阻塞式IO

• 核心内容

  • Channel
  • Buffer
  • Selector

1、TCP连接

主要Channel为SocketChannel与ServerSocketChannel;

2、UDP连接

主要Channel为DatagramChannel

3、管道

Java NIO 管道是2个线程之间的单向数据连接,Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道，从source通道读取