走进Java NIO的世界

Java NIO 简介Java NIO，即Java New IO,是Java IO的2.0版本，since from JDK1.4。JDK1.4以前提供的都是传统的IO，即我们经常使用的InputStream/OutputStream/Reader/Writer等。对于传统IO，我们可以利用流的装饰功能，使其具有Buffer功能，本质上是利用byte[]完成的。而Java NIO单独把Buffer的功能抽取出来，而且还提供了很多特性，下面我们一起来看看吧~Buffer家族看下java.nio.Buffer的子类：对于基本数据类型，基本上都有与之对应的Buffer类，而ByteBuffer最常用，ByteBuffer下面又有2个特殊的子类。ByteBuffer先来一段代码，有点感性认识吧：public static void main（String[] args） {
//分配Buffer缓冲区大小其本质是指定byte[]大小
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate（10）;
printBuffer（buffer）;
buffer.put（（byte）1）;
printBuffer（buffer）;
buffer.flip（）;
printBuffer（buffer）;
}
public static void printBuffer（Buffer buffer）{
System.out.println（"--------"）;
System.out.println（"position : " + buffer.position（））;
System.out.println（"limit : " + buffer.limit（））;
System.out.println（"capacity : " + buffer.capacity（））;
System.out.println（"--------"）;
}既然要使用ByteBuffer，必然要知道如何创建它！常见的创建ByteBuffer的方式有如下几种：分配堆内存的方式public static ByteBuffer allocate（int capacity） {
if （capacity < 0）
throw new IllegalArgumentException（）;
return new HeapByteBuffer（capacity, capacity）;
}分配直接内存，即C HEAP的方式 public static ByteBuffer allocateDirect（int capacity） { return new DirectByteBuffer（capacity）;
}需要注意的是，DirectByteBuffer是MappedByteBuffer的子类！直接包装byte[]形成ByteBufferpublic static ByteBuffer wrap（byte[] array,
int offset, int length）{
try {
return new HeapByteBuffer（array, offset, length）;
} catch （IllegalArgumentException x） {
throw new IndexOutOfBoundsException（）;
}
}由于ByteBuffer是atstract class，因此我们使用的都是它的2个具体子类：HeapByteBuffer/MappedByteBuffer。我们可以跟踪下HeapByteBuffer/DirectByteBuffer的构造方法，发现它们其实就做了一件事：初始化byte[]以及一些属性，比如mark,position,limit,capacity。position vs limit vs capacityJava NIO中ByteBuffer除了有byte[]之外，还提供了一些属性，这样相比传统IO，操作更加灵活方便。首先来说，capacity是byte[]的容量大小，一般是初始化好后，就不会在变化了的，而position,limit这2个属性，会随着对缓冲区的read/write操作而发生变化。position:下一个应该读取的位置limit:在byte[]中有效读取位置的最大值下面，我们来做一个例子具体说明：利用ByteBuffer来拷贝文件public static void closeStream（Closeable... closeable）{
for（Closeable c : closeable）{
if（c ！= null）{
try {
c.close（）;
} catch （IOException e） {
e.printStackTrace（）;
}
}
}
}public static void main（String[] args） throws IOException {

FileInputStream srcFile = new FileInputStream（"E:\tmp\Shell学习笔记.pdf"）;
FileOutputStream destFile = new FileOutputStream（"E:\tmp\Shell学习笔记COPY.pdf"）;

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate（1024 * 1024）;

FileChannel in = srcFile.getChannel（）;
FileChannel out = destFile.getChannel（）;

while（in.read（byteBuffer）！= -1）{
byteBuffer.flip（）;
out.write（byteBuffer）;
byteBuffer.clear（）;
}
closeStream（srcFile,destFile）;
}其实，通过上面的代码，我们已经揭示了Java NIO的3个核心概念中的2个：缓冲区与通道以前，对于传统IO，我们面对的是流，操作的是一个个字节，而NIO，我们面对的是缓冲区，操作的将是一个个块。具体来说，是这样的：读取输入，比如读取文件，那么应该通过FileInputStream/RandomAccessFile进行获取通道；创建缓冲区buffer；然后调用通道的read操作，将数据读入buffer。写操作，则相反。上面代码中，调用了buffer的2个重要方法:flip（）/clear（），他们是干嘛的呢？直接看源码： public final Buffer flip（） {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}flip并没有做什么，只是将limit的位置设置为position，而position的位置回到0 public final Buffer clear（） {
position = 0;
limit = capacity;
mark = -1;
return this;
}clear则更加简单，回到最初的状态！为什么要调用他们来改变limit/positon呢？要知道，如果channel.read（buffer），这个操作，是要改变position的；如果我们继续otherchannel.write（buffer），那么将写入的是未知数据。最好的方式，是将position现在所处的位置交给limit，而position置为0，这样就到达了将缓冲区的内容重新读出！而调用clear的目的，就更加单纯，就是希望在read（buffer）的时候从0开始！mark是来做什么的？在buffer中，mark默认是被置为-1的。我们先来看看与mark有直接关系的2个方法： public final Buffer mark（） {
mark = position;
return this;
}
public final Buffer reset（） {
int m = mark;
if （m < 0）
throw new InvalidMarkException（）;
position = m;
return this;
}通过mark（）我们利用mark记住了position，而通过reset（）我们将position的值还原到mark。那么事实就清楚了，我们可以先调用mark（）记住当前POSITION的位置，然后我们去做其他的一些事情，最后通过reset（）在找回POSITION的位置开始下一步！allocateDirectallocateDirect方式创建的是一个DirectByteBuffer，直接内存，这是用来做什么的呢？我们可以先来看看常规的IO操作流程：很显然，JVM只是普通的用户进程，能够和IO设备打交道的是KERNEL空间，JVM需要从KERNEL拷进INPUT DATA，拷出OUTPUT DATA到KERNEL。当然，频繁的拷进拷出操作是费时的。而DirectBuffer将跳过JVM拷进拷出这一层。MappedByteBuffer:内存映射IO我们经常是在内存中分配一段空间，操作完毕后，写入磁盘；那么能不能在磁盘上直接分配一段空间，供我们进行IO操作呢？MappedByteBuffer就是这样的，它会在磁盘上分配一段缓冲区，对缓存区的操作就是对磁盘的操作！来看看“高性能”的拷贝文件方式：利用MappedByteBufferpublic static void main（String[] args） throws IOException {
//FileInputStream fis = new FileInputStream（"E:\tmp\Shell学习笔记.pdf"）;
//FileOutputStream fos = new FileOutputStream（"E:\tmp\Shell学习笔记COPY.pdf"）;
RandomAccessFile fis = new RandomAccessFile（"E:\tmp\Shell学习笔记.pdf","r"）;
RandomAccessFile fos = new RandomAccessFile（"E:\tmp\Shell学习笔记COPY.pdf","rw"）;
FileChannel in = fis.getChannel（）;
FileChannel out = fos.getChannel（）;
long size = in.size（）;
ByteBuffer buffer = out.map（MapMode.READ_WRITE, 0, size）;
in.read（buffer）;
closeStream（fis,fos）;
}可以看得出，先利用FileChannel的map方法获取一个可读、可写的position=0，大小为size的MappedByteBuffer，对这个buffer的操作就将直接反映到磁盘上！【注意到，利用FileInputStream获取到的CHANNEL是只读的，利用FileOutputStream获取到的CHANNEL是只写的，而map获取BUFFER需要读写权限，因此要利用RandromAccessFile来进行读写设置！】到这里，JAVA NIO就介绍了一部分内容了，我也从知道有NIO，到开始实践NIO了，HAPPY.....本文永久更新链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2015-11/125439.htm