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Java之NIO(一)Channel和Buffer

來源：程序員人生發(fā)布時間：2015-06-05 09:17:41 閱讀次數(shù)：3881次

java NIO 就是NEW I O，他與傳統(tǒng)IO的最大的區(qū)分是它是非阻塞IO。

Java NIO和IO之間的主要差別：

IO NIO

面向流面向緩沖

阻塞IO 非阻塞IO

無選擇器

他們各自適用于不同的環(huán)境，這里只簡單的說明其區(qū)分，具體的見博客：

http://ifeve.com/java-nio-vs-io/

NIO的核心api 是 Channel、Buffer和Selector，本品文章側(cè)重介紹前兩種。

1個簡單例子

首先舉1個簡單的例子進(jìn)行說明，這個例子使用NIO的api向1個文件中寫入數(shù)據(jù)，然后把他讀出來打印，此例子的注釋很詳細(xì)，可細(xì)細(xì)品味，另外有關(guān)NIO的概述可見譯文：

http://ifeve.com/channels/

/** * NIO 簡單測試?yán)樱?個文件中寫入數(shù)據(jù)，然后把它讀出來。這個例子 * 主要說明 NIO 和傳統(tǒng)IO的不同，需要注意channel 和 buffer的使用。 * 理解 NIO 是面向緩沖的。而IO是面向流的。 * * 以下例子要理解NIO的使用進(jìn)程，1 定義1個 channel , 2,定義1個buffer * 3 向buffer寫數(shù)據(jù) （寫的含義有兩種，與channel有關(guān)） 4 轉(zhuǎn)換為讀模式 5.讀取buffer數(shù)據(jù) （讀的含義與channel的方向有關(guān)） * */ public class Main { public static void main(String[] args) throws IOException { File a = new File("test.txt"); if (!a.exists()) { a.createNewFile(); } FileOutputStream out = new FileOutputStream(a); //構(gòu)造輸出channel，這里使用filechannel FileChannel outChannel = out.getChannel(); String testStr = "Lina , i love you"; //構(gòu)造1個輸出的緩存。 ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(512); //put方法向緩存中寫數(shù)據(jù)，注意是寫 byteBuffer1.put(testStr.getBytes()); //下面的3行代碼將向文件中寫數(shù)據(jù)，filp()方法把buffer轉(zhuǎn)換為讀模式，然后使用channel的寫方法寫數(shù)據(jù)到文件。 //注意的是，outChannel 寫入文件的數(shù)據(jù)是從charbuffer“讀取”的，寫入或讀取是針對buffer而言，不是根據(jù)channel說的，這點需要理解 byteBuffer1.flip(); while (byteBuffer1.hasRemaining()) { outChannel.write(byteBuffer1); } outChannel.close(); out.close(); FileInputStream in = new FileInputStream(a); //構(gòu)造輸入channel和 buffer，跟以上對照，channel的方向是底層的包裝層決定的。 FileChannel inChannel = in.getChannel(); ByteBuffer inBuffer = ByteBuffer.allocate(512); //循環(huán)讀取文件數(shù)據(jù)，寫入到 buffer中，注意這里還是寫入buffer while (inChannel.read(inBuffer)!=⑴) { } //轉(zhuǎn)換為讀模式，flip方法調(diào)用后，buffer會產(chǎn)生1些變化，這里暫不討論。 inBuffer.flip(); byte[] dest = new byte[inBuffer.limit()]; //讀取數(shù)據(jù)到byte數(shù)組。 inBuffer.get(dest, 0, inBuffer.limit()); inChannel.close(); in.close(); System.out.println(new String(dest)); }

Channel

官方文檔定義channel指“與1個實體的連接”，這個實體可以是1個裝備、文件、socket等。channel的接口定義本身簡單，JDK提供了幾種實現(xiàn)。

public interface Channel extends Closeable { public boolean isOpen(); public void close() throws IOException; }

上圖展現(xiàn)了channel的體系，可見WritableByteChannel和ReadableByteChannel 分別擴(kuò)大了channel接口，加入了讀和寫的功能，其中最多見的實現(xiàn)已分別用紅色框起來，他們分別適用于不同的場合。

FileChannel 從文件中讀寫數(shù)據(jù)，與fileinput/outputStream對應(yīng)

DatagramChannel 能通過UDP讀寫網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)。對應(yīng)DatagramSocket

SocketChannel 能通過TCP讀寫網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)。對應(yīng)IO中的socket

ServerSocketChannel可以監(jiān)聽新進(jìn)來的TCP連接，像Web服務(wù)器那樣。對每個新進(jìn)來的連接都會創(chuàng)建1個SocketChannel。對應(yīng)IO中ServerSocket

Buffer

首先貼1張圖來表示Channel和Buffer的關(guān)系，即channel是通過buffer來讀寫數(shù)據(jù)的。關(guān)于buffer，http://ifeve.com/buffers/ ，以上地址翻譯的很好，這里摘出里面的部份內(nèi)容。

基本用法

簡單的例子中，已說明了channel和buffer的基本用法這里，做個簡單的總結(jié)，

使用Buffer讀寫數(shù)據(jù)1般遵守以下4個步驟：

1. 寫入數(shù)據(jù)到Buffer

2. 調(diào)用flip()方法

3. 從Buffer中讀取數(shù)據(jù)

4. 調(diào)用clear()方法或compact()方法

當(dāng)向buffer寫入數(shù)據(jù)時，buffer會記錄下寫了多少數(shù)據(jù)。1旦要讀取數(shù)據(jù)，需要通過flip()方法將Buffer從寫模式切換到讀模式。在讀模式下，可以讀取之前寫入到buffer的所有數(shù)據(jù)。

1旦讀完了所有的數(shù)據(jù)，就需要清空緩沖區(qū)，讓它可以再次被寫入。有兩種方式能清空緩沖區(qū)：調(diào)用clear()或compact()方法。clear()方法會清空全部緩沖區(qū)。compact()方法只會清除已讀過的數(shù)據(jù)。任何未讀的數(shù)據(jù)都被移到緩沖區(qū)的起始處，新寫入的數(shù)據(jù)將放到緩沖區(qū)未讀數(shù)據(jù)的后面。

Buffer的屬性

buffer有3個基本的屬性capacity limit position.

capacity 是指buffer的大小，在buffer建立的時候已肯定。

limit 當(dāng)buffer處于寫模式，指還可以寫入多少數(shù)據(jù)，處于讀模式，指還有多少數(shù)據(jù)可以讀。

position 當(dāng)buffer處于寫模式，指下1個寫數(shù)據(jù)的位置，處于讀模式，當(dāng)前將要讀取的數(shù)據(jù)的位置。每讀寫1個數(shù)據(jù)，position+1

也就是 limit 和position在 buffer的讀/寫時的含義不1樣。當(dāng)調(diào)用buffer的flip方法，由寫模式變成讀模式時，

limit(讀)=position(寫)

position(讀) =0;

Buffer的類型

buffer有多種類型，不同的buffer提供不同的方式操作buffer中的數(shù)據(jù)。

buffer的操作

寫數(shù)據(jù)

寫數(shù)據(jù)到buffer有兩種情況：

1. 從channel寫到 buffer，如例子中channel從文件中讀取數(shù)據(jù)，寫到channel

2. 直接調(diào)用put方法，往里面寫數(shù)據(jù)

flip()

這個操作已解釋過，轉(zhuǎn)換buffer為讀模式

讀數(shù)據(jù)

從Buffer中讀取數(shù)據(jù)有兩種方式：

1. 從Buffer讀取數(shù)據(jù)到Channel。

2. 使用get()方法從Buffer中讀取數(shù)據(jù)。

rewind()

Buffer.rewind()將position設(shè)回0，所以你可以重讀Buffer中的所有數(shù)據(jù)。limit保持不變，依然表示能從Buffer中讀取多少個元素（byte、char等）。

clear() 和 compact()方法

1旦讀完Buffer中的數(shù)據(jù)，需要讓Buffer準(zhǔn)備好再次被寫入。可以通過clear()或compact()方法來完成。

如果調(diào)用的是clear()方法，position將被設(shè)回0，limit被設(shè)置成 capacity的值。換句話說，Buffer 被清空了。Buffer中的數(shù)據(jù)并未清除，只是這些標(biāo)記告知我們可以從哪里開始往Buffer里寫數(shù)據(jù)。

如果Buffer中有1些未讀的數(shù)據(jù)，調(diào)用clear()方法，數(shù)據(jù)將“被遺忘”，意味著不再有任何標(biāo)記會告知你哪些數(shù)據(jù)被讀過，哪些還沒有。

如果Buffer中仍有未讀的數(shù)據(jù)，且后續(xù)還需要這些數(shù)據(jù)，但是此時想要先先寫些數(shù)據(jù)，那末使用compact()方法。

compact()方法將所有未讀的數(shù)據(jù)拷貝到Buffer起始處。然后將position設(shè)到最后1個未讀元素正后面。limit屬性仍然像clear()方法1樣，設(shè)置成capacity。現(xiàn)在Buffer準(zhǔn)備好寫數(shù)據(jù)了，但是不會覆蓋未讀的數(shù)據(jù)。

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