NIO学习整理
来源：互联网 发布：js保存cookie到本地 编辑：程序博客网 时间：2024/05/01 22:42
NIO是什么
Java NIO（New IO）是从Java 1.4版本开始引入的
一个新的IO API，可以替代标准的Java IO API。
NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用
的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的、基于
通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文
件的读写操作。
NIO和传统IO流
1. Buffer
一，缓冲区（Buffer）：
在Java NIO中负责数据类型的存取，缓冲区就是数组用来存取不同类型的数组。
对应数据类型的缓冲区（除了boolean之外）：
- ByteBuffer
- CharBuffer
- ShortBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- FloatBuffer
- DoubleBuffer
这些缓冲区的方法几乎一致，通过 allocate() 获取缓冲区
二，缓冲区存取数据的两个核心方法
put()：存入数据到缓冲区
get()：从缓冲区得到数据
三，缓冲区中四个重要的核心属性
capacity：容量，表示缓冲区中的最大存储容量，一旦声明不可改变
* limit*：界限，表示缓冲区中可以操作的数据大小，limit之后的数据不能读写
position：位置，表示缓冲区中正在操作的数据的位置
mark：标记，表示当前记录 position 的位置，可以通过reset()方法恢复到 mark 的位置
0 <= mark <= position <= limit <= capacity
四，操作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，将缓冲区建立在JVM的内存中
直接缓冲区：通过* allocateDirect() *分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中，可提高效率
示例代码：
@Test public void test2(){ //分配直接缓冲区就是物理内存创建的缓冲区 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024); System.out.println(buffer.isDirect());//判断是否是直接缓冲区 true } @Test public void test1(){ String str = "abcde"; // 1. 分配一个指定大小的缓冲区空间 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); System.out.println("--------allocate()--------"); System.out.println(buf.position()); //0 System.out.println(buf.limit()); //1024 System.out.println(buf.capacity()); //1024 // 2. 用 put() 方法存入数据到缓冲区 buf.put(str.getBytes()); System.out.println("--------put()--------"); System.out.println(buf.position()); //5 System.out.println(buf.limit()); //1024 System.out.println(buf.capacity()); //1024 // 3. flip() 切换读取数据模式 buf.flip(); System.out.println("--------flip()--------"); System.out.println(buf.position()); //0 System.out.println(buf.limit()); //5 System.out.println(buf.capacity()); //1024 // 4.利用 get() 读取缓冲区的数据 byte[] bytes = new byte[buf.limit()]; buf.get(bytes); System.out.println("--------get()--------"); System.out.println("读取的值："+new String(bytes,0,bytes.length)); System.out.println(buf.position()); //5 System.out.println(buf.limit()); //5 System.out.println(buf.capacity()); //1024 // 5. rewind() ：可重复读 buf.rewind(); System.out.println("--------rewind()--------"); System.out.println(buf.position()); //0 System.out.println(buf.limit()); //5 System.out.println(buf.capacity()); //1024 // 6. clear() :清空缓冲区，但是缓冲区中的数据依然存在，处于“被遗忘”状态 buf.clear(); System.out.println("--------clear()--------"); System.out.println(buf.position()); //0 System.out.println(buf.limit()); //1024 System.out.println(buf.capacity()); //1024 }2. Channel
一，通道(Channel)：
用于源节点与目标节点的链接，Channel本身不传输数据，
需要通过Buffer缓冲区来传输数据
二，通道的的主要实现类
java.nio.channels.Channel 接口：
|–FileChannel
|–SocketChannel
|–ServerSocketChannel
|–DatagramChannel
三，获取通道
- Java 针对支持通道的类提供了getChannel()方法
- 1.1 本地IO：
FileInputStream/FileOutputStream
RandomAccessFile - 1.2 网络IO：
Socket
ServerSocket
DatagramSocket
- 1.1 本地IO：
- 在JDK1.7 中的NIO.2针对各个通道提供了静态方法open()
- 在JDK1.7 中的NIO.2的Files工具类的newByteChannel()
四，通道之间的数据传输
- transferFrom()
- transferTo()
五，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)：将多个缓冲区中的数据聚集到通道中
六，字符集：Charset
- 编码：字符串 -> 字节数组
解码：字节数组 -> 字符串
示例代码：
/** * 5. 字符集 */ @Test public void test5() throws CharacterCodingException{ CharBuffer cb = CharBuffer.allocate(128); cb.put("hello,你好！".toCharArray()); // 1. 创建指定格式字符集 Charset cs = Charset.forName("GBK"); // 2. 获取编码器 CharsetEncoder ce = cs.newEncoder(); // 3. 获取解码器 CharsetDecoder cd = cs.newDecoder(); // 4. 编码器编码为ByteBuffer cb.flip(); ByteBuffer bb = ce.encode(cb); cb.clear(); for(int i =0; i < bb.limit();i++){ System.out.println(bb.get()); } // 5. 解码器解码 bb.flip(); CharBuffer cb2 = cd.decode(bb); bb.clear(); System.out.println(cb2.toString()); } /** * 4. 分散聚集 */ @Test public void test4() throws IOException{ // 1. 创建文件流 FileInputStream fis = new FileInputStream("zhaopin.txt"); FileOutputStream fos = new FileOutputStream("zhaopin2.txt"); // 2. 得到通道 FileChannel inChannel = fis.getChannel(); FileChannel outChannel = fos.getChannel(); // 3. 创建三个不同容量的缓冲区 ByteBuffer bb1 = ByteBuffer.allocate(128); ByteBuffer bb2 = ByteBuffer.allocate(64); ByteBuffer bb3 = ByteBuffer.allocate(32); ByteBuffer[] bbs = new ByteBuffer[]{bb1,bb2,bb3}; // 4. 分散读取 inChannel.read(bbs); // 4.1 切换到读模式 for(ByteBuffer bb : bbs){ bb.flip(); System.out.println(new String(bb.array(),0,bb.limit())); System.out.println("--------------------------"); } // 5. 聚集写入 outChannel.write(bbs); //恢复position指针 for(ByteBuffer bb : bbs){ bb.clear(); } inChannel.close(); outChannel.close(); fis.close(); fos.close(); } /** * 3. 利用通道完成文件的复制（直接缓冲区）,该方法优于 2 方法 */ @Test public void test3(){ FileChannel inChannel = null; FileChannel outChannel = null; try { inChannel = FileChannel.open(Paths.get("TestChannel.txt"),StandardOpenOption.READ); outChannel = FileChannel.open(Paths.get("TestChannel3.txt"),StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.CREATE); inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel); //outChannel.transferFrom(inChannel, 0, inChannel.size()); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally{ if( inChannel != null){ try { inChannel.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if( outChannel != null){ try { outChannel.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } /** * 2. 使用内存映射文件操作(直接缓冲区) */ @Test public void test2(){ FileChannel inChannel = null; FileChannel outChannel = null; //内存映射文件 MappedByteBuffer inMappedBuf = null; MappedByteBuffer outMappedBuf = null; try { inChannel = FileChannel.open(Paths.get("TestChannel.txt"),StandardOpenOption.READ); outChannel = FileChannel.open(Paths.get("TestChannel4.txt"),StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.CREATE); inMappedBuf = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY,0,inChannel.size()); outMappedBuf = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE,0,inChannel.size()); byte[] buf = new byte[inMappedBuf.limit()]; inMappedBuf.get(buf); outMappedBuf.put(buf); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally{ if( inChannel != null){ try { inChannel.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if( outChannel != null){ try { outChannel.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } /** * 1. 利用通道完成文件的复制（非直接缓冲区） */ @Test public void test1(){ FileInputStream fis = null; FileOutputStream fos = null; FileChannel inChannel = null; FileChannel outChannel = null; try { // 1. 创建文件流 fis = new FileInputStream("TestChannel.txt"); fos = new FileOutputStream("TestChannel2.txt"); // 2. 通过文件流得到通道 inChannel = fis.getChannel(); outChannel = fos.getChannel(); // 3. 创建缓冲区并开辟空间 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); // 3.1 通过inChannel通道读到 buf 缓冲区 while(inChannel.read(buf) != -1){ // 3.1 缓冲区切换到读取模式 // 从缓冲区中读取内容写到outChannel中 buf.flip(); // 3.2 将缓冲区的内容写入到通道中 outChannel.write(buf); // 3.3 缓冲区清零（position恢复到0，limit和capacity恢复到1024） buf.clear(); } fis.close(); fos.close(); inChannel.close(); outChannel.close(); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally{ if(fis != null){ try { fis.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if(fos != null){ try { fos.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if(inChannel != null){ try { inChannel.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if(outChannel != null){ try { outChannel.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }}Select选择器和网络通信
使用TCP/IP协议进行测试阻塞模式和非阻塞模式
测试阻塞式和非阻塞式的网络传输
一，使用NIO完成网络通信的三个核心
1. 通道（Channel）：负责链接
java.nio.channels.Channel 接口： |--SelectableChannel |--ServerSocketChannel |--DatagramChannel |--Pipe.SinkChannel |--Pipe.SourceChannel2. 缓冲区（Buffer）：负责数据的存取
3. 选择器（Selector）
是SelectableChannel的多路复用器，用来监控SelectableChannel的IO状况
阻塞模式
/* 阻塞模式 */ //客户端 @Test public void client() throws IOException{ // 1. 创建SocketChannel SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8898)); FileChannel fileChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.jpg"),StandardOpenOption.READ); // 2. 创建缓冲区 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 3. 发送数据 while(fileChannel.read(buffer) != -1){ buffer.flip(); sChannel.write(buffer); buffer.clear(); } // 表示发送结束 sChannel.shutdownOutput(); // 4. 接受服务端发送来的反馈信息 int len = 0; while( (len = sChannel.read(buffer)) != -1){ System.out.println(new String(buffer.array(),0,len)); } //解决线程阻塞 sChannel.shutdownInput(); fileChannel.close(); sChannel.close(); } //服务端 @Test public void server() throws IOException{ // 1. 创建ServerSocket 套接字,并绑定端口 ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open(); FileChannel fileChannel = FileChannel.open(Paths.get("2.jpg"),StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE); // 2. 绑定端口 ssChannel.bind(new InetSocketAddress(8898)); // 3. 创建缓冲区 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 4. 接收数据 SocketChannel sChannel = ssChannel.accept(); while(sChannel.read(buffer) != -1){ buffer.flip(); fileChannel.write(buffer); buffer.clear(); } //解决线程阻塞 sChannel.shutdownInput(); // 5. 给客户端反馈数据 buffer.put("服务端已经收到消息！".getBytes()); buffer.flip(); sChannel.write(buffer); buffer.clear(); sChannel.shutdownOutput(); fileChannel.close(); sChannel.close(); ssChannel.close(); }非阻塞模式
/* 使用 Selector 选择器的 非阻塞模式 */ @Test public void noBlockClient() throws IOException{ SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8898)); //2. 切换非阻塞模式 sChannel.configureBlocking(false); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); Scanner scanner = new Scanner(System.in); /* 如果在 server 端读取 buffer 的时候是 (len=sChannel.read(buffer)) > 0 * 一般情况表示，当读取到文件流的末尾的时候就会返回 -1 * 但是此处是循环读取用户输入的字符串，并不像文件一样有末尾，所以服务端接受的时候 * 只能他判断是否把字符串读取完了，应该是 判断是否 >0 * */ while(scanner.hasNext()){ String str = scanner.next(); buffer.put((new Date().toString()+"\n"+str).getBytes()); buffer.flip(); sChannel.write(buffer); buffer.clear(); } /* 如果在 server 端读取 buffer 的时候是 (len=sChannel.read(buffer)) !=-1 * 表示，当读取到文件流的末尾的时候就会返回 -1 * */// String str = scanner.next();// buffer.put(str.getBytes());// buffer.flip();// sChannel.write(buffer);// buffer.clear(); scanner.close(); sChannel.close(); } @Test public void noBlockServer() throws IOException{ // 1. 获取通道 ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open(); // 2. 配置非阻塞模式 ssChannel.configureBlocking(false); // 3. 绑定端口 ssChannel.bind(new InetSocketAddress(8898)); // 4. 获取选择器 Selector selector = Selector.open(); // 5. 在选择器上注册该通道，并且指定"监听接收事件" ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); // 6. 轮询式的获取选择器上已经“准备就绪”的事件 while(selector.select() > 0){ // 7. 获取当前选择器中所有注册的“选择键（已经准备就绪的监听事件）” Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator(); while(iterator.hasNext()){ // 8. 获得准备就绪事件 SelectionKey sk = iterator.next(); // 9.判断具体是什么事件准备就绪 if(sk.isAcceptable()){ // 10. 若“接受就绪”，获取当前客户端链接 SocketChannel sChannel = ssChannel.accept(); // 11. 切换到非阻塞模式 sChannel.configureBlocking(false); // 12. 在选择器上注册 OP_READ 读事件监听器 sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //sChannel.close(); }else if(sk.isReadable()){ // 13. 获取当前选择器上“读就绪”状态的通道 SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel(); // 14. 读取数据 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); int len=0; while((len = sChannel.read(buffer)) > 0){ buffer.flip(); System.out.println(new String(buffer.array(),0,len)); buffer.clear(); } //sChannel.close(); } // 15. 取消选择键 SelectionKey iterator.remove(); } } ssChannel.close(); }UDP传输非阻塞
/* 测试UDP协议的网络传输 * UDP 协议没有三次握手 * 所以不用配置 监听SelectionKey.OP_ACCEPT * 直接配置 监听SelectionKey.OP_READ * * */ @Test public void tstUdpClient() throws IOException{ DatagramChannel dChannel = DatagramChannel.open(); dChannel.configureBlocking(false); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); Scanner sc = new Scanner(System.in); while(sc.hasNext()){ String str = sc.next(); buffer.put((new Date().toString()+"\n"+str).getBytes()); buffer.flip(); dChannel.send(buffer, new InetSocketAddress("127.0.0.1",8898)); buffer.clear(); } sc.close(); dChannel.close(); } @Test public void tstUdpServer() throws Exception{ DatagramChannel dChannel = DatagramChannel.open(); dChannel.bind(new InetSocketAddress(8898)); dChannel.configureBlocking(false); Selector selector = Selector.open(); dChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); while(selector.select() >0 ){ Iterator<SelectionKey>iterator = selector.selectedKeys().iterator(); while(iterator.hasNext()){ SelectionKey sk = iterator.next(); if(sk.isReadable()){ ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); dChannel.receive(buf); buf.flip(); System.out.println(new String(buf.array(),0,buf.limit())); buf.clear(); } //如果读取完毕，取消所有的选择 iterator.remove(); } } dChannel.close(); }管道通信
/* 线程之间管使用道通信 * * 线程之间通信的时候 * 2 步骤放在一个线程中 * 3 步骤放在另外一个线程中 * * */ @Test public void testPiper() throws Exception{ // 1. 获取通道 Pipe pipe = Pipe.open(); // 2. 将缓冲区中的数据写入到管道 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); buf.put("通过单向管道发送数据".getBytes()); // 2.1 管道的写通道 Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink(); buf.flip(); sinkChannel.write(buf); buf.clear(); // 3. 读取缓冲区的数据 // 3.1 管道的读通道 Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source(); int len = sourceChannel.read(buf); buf.flip(); System.out.println(new String(buf.array(),0,len)); buf.clear(); sourceChannel.close(); sinkChannel.close(); } 0 0
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