2020-05-19—Java8之 NIO

Java8之 NIO的学习

一、什么是NIO？

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。

二、Java NIO 与 IO 的主要区别

IO	NIO
面向流（Steam Oriented）	面向缓冲区（Buffer Oriented）
阻塞IO（Blocking IO）	非阻塞IO（Non Blocking IO）
(无)	选择器（Selector）

三、缓冲区(Buffer)和通道(Channel)

1、Buffer缓冲区：

Buffer 就像一个数组，可以保存多个相同类型的数据。根据数据类型不同(boolean 除外) ，有以下 Buffer 常用子类：

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

上述 Buffer 类 他们都采用相似的方法进行管理数据，只是各自管理的数据类型不同而已。都是通过如下方法获取一个 Buffer对象：static XxxBuffer allocate(int capacity) : 创建一个容量为 capacity 的 XxxBuffer 对象

缓冲区中的四个属性：

• capacity：容量，表示缓冲区中最大存储数据的容量。一旦声明不能改变。
• limit：界限，表示缓冲区中可以操作数据的大小。（limit 后数据不能进行读写）。
• position：位置，下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为负，并且不能大于其限制表示缓冲区中正在操作数据的位置。
• 标记 (mark)与重置 (reset)：标记是一个索引，指定 Buffer 中一个当前的 position位置，之后可以通过调用 reset() 方法恢复到这个 position位置.

0 <= mark <= position <= limit <= capacity

Buffer中的常用的properties：

put()	想缓冲区中写入数据
Buffer flip()	将缓冲区的界限设置为当前位置（position），并将当前位置（position）赋值为 0
Buffer get()	切换至读模式之后，获取数据
Buffer clear()	清空缓冲区并返回对缓冲区的引用，缓冲区中的数据依然存在只是处于”被遗忘“状态
Buffer mark()	对缓冲区设置标记
Buffer position(int n)	将设置缓冲区的当前位置为 n , 并返回修改后的 Buffer 对象
Buffer limit(int n)	将设置缓冲区界限为 n, 并返回一个具有新 limit 的缓冲区对象
boolean hasRemaining()	判断缓冲区中是否还有元素
int limit()	返回 Buffer 的界限(limit) 的位置
int capacity()	返回 Buffer 的 capacity 大小
int position()	返回缓冲区的当前位置 position
int remaining()	返回 position 和 limit 之间的元素个数
Buffer reset()	将位置 position 转到以前设置的 mark 所在的位置
Buffer rewind()	将位置设为为 0， 取消设置的 mark

Buffer中的数据操作,get()与put()方法：

获取 Buffer 中的数据：

• get() ：读取单个字节
• get(byte[] dst)：批量读取多个字节到 dst 中
• get(int index)：读取指定索引位置的字节(不会移动 position)

放入数据到 Buffer 中：

• put(byte b)：将给定单个字节写入缓冲区的当前位置
• put(byte[] src)：将 src 中的字节写入缓冲区的当前位置
• put(int index, byte b)：将指定字节写入缓冲区的索引位置(不会移动 position)

直接缓冲区与非直接缓冲区：

​ 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。

​ 非直接缓冲区：通过allocateDirect()方法分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中，可以提高效率。

2、通道（Channel）

四、文件通道(FileChannel)

通道（Channel）：由 java.nio.channels 包定义 的。Channel 表示 IO 源与目标打开的连接。 Channel 类似于传统的“流”。只不过 Channel 本身不能直接访问数据，Channel 只能与 Buffer 进行交互。

• FileChannel

  —- 用于读取、写入、映射和操作文件的通道

  • 直接字节缓冲区可以通过调用此类的 allocateDirect() 工厂方法来创建。此方法返回的缓冲区进行分配和取消 分配所需成本通常高于非直接缓冲区。直接缓冲区的内容可以驻留在常规的垃圾回收堆之外，因此，它们对 应用程序的内存需求量造成的影响可能并不明显。所以，建议将直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的 本机 I/O 操作影响的大型、持久的缓冲区。一般情况下，最好仅在直接缓冲区能在程序性能方面带来明显好 处时分配它们。

  • 直接字节缓冲区还可以通过 FileChannel 的 map() 方法 将文件区域直接映射到内存中来创建。该方法返回 MappedByteBuffer 。Java 平台的实现有助于通过 JNI 从本机代码创建直接字节缓冲区。如果以上这些缓冲区 中的某个缓冲区实例指的是不可访问的内存区域，则试图访问该区域不会更改该缓冲区的内容，并且将会在 访问期间或稍后的某个时间导致抛出不确定的异常。

    

• SocketChannel

  —- 通过 TCP 读写网络中的数据。

• ServerSocketChannel

  —- 可以监听新进来的 TCP 连接，对每一个新进来 的连接都会创建一个 SocketChannel。

• DatagramChannel

  —- 通过 UDP 读写网络中的数据通道

五、NIO 的非阻塞式网络通信

1、选择器(Selector)

2、SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel

六、管道(Pipe)

七、Java NIO2 (Path、Paths 与 Files )