Java IO (四) NIO

zengdongbao 发布于2019-08-14 12:22 / 552人阅读

摘要：前面说的输入输出流都是阻塞式的而且传统的输入输出流都是通过字节的移动来处理即使不直接处理字节底层还是依赖字节处理也就是说面向输输出系统一次只能处理一个字节所以效率并不高新概述新使用不同的方式来处理输入输出采用内存映射文件的方式来处理输入输出

前面说的输入输出流都是阻塞式的.而且传统的输入输出流都是通过字节的移动来处理(即使不直接处理字节,底层还是依赖字节处理),也就是说面向输输出系统一次只能处理一个字节,所以效率并不高.

新IO概述

新IO使用不同的方式来处理输入输出.采用内存映射文件的方式来处理输入输出.它将文件的一段区域映射到内存中,像访问内存一样访文件(模拟了操作系统上虚拟内存的概念). NIO中主要包包括:

java.nio 和Buffer相关的类

java.nio.channels 包括Channel和Selector相关类

java.nio.charset 和字符集相关的类

java.nio.charset.spi 提供字符集服务的相关类

Channel(通道)和Buffer(缓冲)是新IO中的两个核心对象,Channel是对传统输入输出系统的模拟.新IO系统中所有数据都要通过通道传输;Channel与传统的InputStream,OutputStream最大区别在于提供了一个map方法,通过该map方法可以直接将"一块数据"映射到内存中.如果说传统的输入输出是面向流的处理,而新IO则是面向块的处理.

Buffer可以被理解成一个容器,本质是一个数组,发送到Channel中所有对象都必须首先放到Buffer中,从而Channel的读数据也必须先读到Buffer中.Buffer允许一次次的取数据,也允许使用Channel直接将文件的某块映射成Buffer.

Buffer

结构上看,Buffer像一个数组,保存多个类型的相同数据.Buffer是一个抽象类.最常用子类是ByteBuffer,可在底层字节数组上做get/set操作.除ByteBuffer之外,对应其他基本数据类型(boolean除外)都有相对应的Buffer,ByteBuffer,CharBuffer,CharBuffer,ShortBuffer,IntBuffer等.这些类除了ByteBuffer之外,都采用类似或相同的方法来管理数据.只是各自管理的对象不同而已.这些Buffer都没有提供构造器,通过如下方法得到一个Buffer对象:

static XxxBuffer allocate(int capacity) 创建一个容量为capacity的XxxBuffer对象

实际中使用较多的是ByteBuffer和CharBuffer.其他Buffer子类则较少使用.其中ByteBuffer的子类MappedByteBuffer,它用于表示Channel将磁盘文件的全部或部分映射到内存中得到的结果,通常MapByteBuffer对象由Channel的map对象返回.

Buffer中三个重要概念

容量(capacity) 缓冲区容量,表示该Buffer的最大数据容量.即最多可以存储多少数据.容量不能为负值,创建后也不可改变.

界限(limit) 第一个不应该被读出或者写入的缓冲区位置索引.limit后的位置既不可被读取,也不可被写.

位置(position) 用于指明下一个可以被读出的或写入缓冲区位置索引(类似IO流中的记录指针).Buffer从Channel读取数据时,position的位置等于恰好已经读了多少数据,创建Buffer对象时,position为0,从Channel读取了2个数据,position为2,指向Buffer中的第3的位置(第一个索引为0).

此外Buffer还支持一个可选标记mark,该mark允许直接将position指定位到mark处.这些值满足如下关系:0 <= mark <= position <= limit <= capacity

Buffer的主要作用就是装载数据,然后输出数据.开始时Buffer的position为0,limit为capacity.程序不断调用put向Buffer中放入数据(或从channel获取数据),每放入一些数据,position向后移动一些位置.

当Buffer装入数据结束后,调用filp方法,该方法将limit设置为position所在位置,将position设置为0.这样使得从Buffer中读取数据总是从0开始.读完所有装入的数据即结束.也就是说.Buffer调用filp后,Buffer为输出数据做好了准备.

当Buffer输出数据结束后,调用clear方法.将position置为0,将limit置为capacity,这样为再次向Buffer中装载数据做好准备.

Buffer中的常用方法: * int capacity() 返回Buffer的capacity大小 * boolean hasRemaining() 判断当前位置(position)和界限(limit)之间是否还有元素可供处理. * int limit() 返回Buffer的界限(limit)的位置 * Buffer limit(int newLt) 重新设置界限(limit)的值,并返回一个具有新的limit的缓冲区对象. * Buffer mark() 设置Buffer的mark的位置,只能在0和position之间. * int position 返回当前Buffer中的当前位置. * Buffer position(int newPs) 设置Buffer的新位置,并返回一个具有改变position后的Buffer对象. * int remaining() 返回当前位置和界限(limit)之间的元素个数 * Buffer reset() 将位置(position)转到mark所在的位置 * Buffer rewind() 将位置(position)设置为0,取消mark.

之外Buffer的所有子类还支持put/get方法.对Buffer进行数据的放入和取出.使用put/get来访问Buffer中数据时,分为绝对和相对两种: * 相对(Relative) 从Buffer当前位置读取或写入数据,然后将位置(position)的值按处理元素个数增加. * 绝对(Ansolut) 直接根据索引来向Buffer中读取或写入数据,使用绝对方式来访问Buffer里的数据,并不会影响position的值.

//省略代码
        CharBuffer cbuf = CharBuffer.allocate(8);
        System.out.println("capacity:"+ cbuf.capacity());
        System.out.println("limit" + cbuf.limit());
        System.out.println("position:"+ cbuf.position());

        cbuf.put("a");
        cbuf.put("b");
        cbuf.put("c");

        System.out.println("加入三个元素后,position:" + cbuf.position());
        cbuf.flip();
        System.out.println("执行filp,limit:" + cbuf.limit());
        System.out.println("position:" + cbuf.position());

        //取出第一个元素
        System.out.println("取出第一个元素:" + cbuf.get());
        System.out.println("取出第一个元素后,position:" + cbuf.position());
        cbuf.clear();
        //limit置为capacity
        System.out.println("执行clear后,limit:" + cbuf.limit());
        //capacity置0
        System.out.println("执行clear后,position:" + cbuf.position());
        //clear方法不清除缓冲区(buffer)中数据
        System.out.println("执行clear后,缓冲区内容没有被清除:" + cbuf.get(2)); 
        //绝对读取不影响position位置
        System.out.println("执行绝对读取后,position:" + cbuf.position()); 
//省略代码

Channel

//待更新

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