Java复习--IO（输入/输出）{Java NIO}

标签：

http://my.oschina.net/u/2263278/blog/508770中介绍的BufferedReader时提到它的一个特征----当BufferedReader读取输入流中的数据时，如果没有读到有效数据，程序将在此处阻塞该线程的执行（使用InputStream的read()方法从流中读取数据时，如果数据源中没有数据，它也会阻塞该线程），也就是前面介绍的输入流、输出流都是阻塞式的输入、输出。传统的输入流、输出流都是通过字节的移动来处理的，即使我们不直接去处理字节流，但底层的实现还是依赖于字节处理，面向流的输入/输出系统一次只能处理一个字节，因此面向流的输入/输出系统通常效率不高。从JDK1.4开始，Java提供了一些新IO，这些类都放在java.nio包及其子包下。

一、Java新IO概述

Java的NIO采用了内存映射文件的方式来处理输入/输出，新IO将文件或文件的一段区域映射到内存中，这样就可以像访问内存一样来访问文件了（这种方式模拟了操作系统上的虚拟内存的概念），通过这种方式进行输入/输出比传统的输入/输出要快的多。

Channel和Buffer是NIO中两个核心对象，Channel是对传统的输入/输出系统的模拟，在NIO系统中所有的数据都需要通过通道Channel传输。Channle和传统的InputStream、OutputStream最大的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/输出系统式面向流的处理，则新IO则是面向快的处理。Buffer可以被理解成一个容器，它的本质是一个数组，发送到Channel中的所有对象必须首先爱你放到Buffer中，而从Channel中读取的数据也必须先放在Buffer中。

二、Buffer的使用

1、从内部结构来看，Buffer就像一个数组，他可以保存多个类型相同的数据。BUffer是一个抽象类，其子类：ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer、LongBuffer等。这些Buffer类没有提供构造器，而是通过  allocat(int capacity)方法返回一个对象。ByteBuffer还有一个子类：MappedByteBuffer，它用于表示Channel将磁盘文件的部分或全部内容映射到内存后得到的结果，通常MappredByteBuffer是Channel的map()方法返回的。

2、Buffer中的3个概念：

①容量 capacity：缓冲区的容量表示该Buffer的最大数据容量，即最多可以存储多少数据。缓冲区的容量不能为负值。

②界限limit：第一个不应该被读出或写入的缓冲区位置索引。位于limit后面的数据既不可读也不可被写。

③位置position：记录指针。当使用BUffer从Channel中读取数据时，其position为0，如果从Channel中读取了2个数据到该Buffer中，则position为2，指向Buffer中第三个位置。（第一个位置的索引为0）

④mark：可选的标记

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

3、Bufferde 的主要作用就是装入数据，然后输出数据，开始的时候Buffer的position为0，Limit为capacity，程序可通过put()方法向Buffer中放入一些数据，每放入一些数据，Buffer的position相应的向后移动一些位置。当Buffer装入数据结束后，调用Buffer的flip()方法，该方法将Limit设置为position所在位置，并将position设为0，这就使得Buffer的读写指针又移到了开始位置。Buffer调用filp()方法之后，BUffer为输出数据做好了准备。当Buffer输出数据结束后，BUffer调用clear()方法，clear()方法不是清空BUffer数据，它仅仅将Position设为0，将limit设为capactiy，这样为再次向Buffer中装入数据做好准备。

Buffer中的两个中重要方法：flip()和clear()，flip()方法为从BUffer中取出数据做好准备，clear()方法为再次向Buffer中装入数据做好准备。还有put()和get()方法，用于向Buffer中放入数据和从Buffer中取出数据。

当使用put()和get()莱访问Buffer中的数据时，分为相对和绝对两种：

①、相对：从Buffer的当前position出开始读取或写入数据，然后将position的值按处理元素的个数增加。

②、绝对：直接根据索引向Buffer中读取或写入数据，使用绝对方式访问Buffer里的数据时，并不会影响位置的值。

 public static void main(String[] args) {
  CharBuffer buff=CharBuffer.allocate(8);
  System.out.println(buff.capacity()+":"+buff.limit()+":"+buff.position());
  buff.put(‘a‘);
  buff.put(‘a‘);
  buff.put(‘a‘);
  System.out.println(buff.position());
  buff.flip();
  System.out.println(buff.limit());
  
  
 }

通过allocate()方法创建的Buffer对象是普通的Buffer，ByteBuffer还提供了一个allocateDirect()方法来创建直接Buffer。直接Buffer的创建成本比普通的Buffer创建成本高，但是直接buffer的读取效率很高。

三、Channel的使用

Channel类与传统的流对象的区别：

①、Channel可以直接将指定的 文件的部分或全部映射成buffer。

②、程序不能直接访问Channel中的数据，包括读取、写入都不行，Channel只能与Buffer进行交互，也就说，如果从Channel中取得数据，必须先用Buffer从Channel中取出一些数据，然后让程序从Buffer中取出这些数据。将数据写入Channle一样，需要先写入Buffer中。Java为Channle接口提供了DatagramChannel、FileChannel、Pipe.SinkChannel、Pepe.SourceChannel、SelectableChannel、ServerSoketChannel等。

所有的Channel都不应该通过构造器来创建，而是通过传统的节点InputStream,OutputStream的getChannel()方法来返回对应的Channle。Channle中最常用的3类方法：map()、read()、write()，其中map()方法用于将Channel对应的部分或全部数据映射成ByteBuffer，而read()和write()方法用于从Buffer中直接读取数据或写入数据。

public static void main(String[] args) {
  try{
   File f=new File("wang.txt");
   FileInputStream fileIn=new FileInputStream(new File("wang.txt"));
   FileChannel inChannel=fileIn.getChannel();
   FileChannel outChannel=new FileOutputStream(new File("test.txt")).getChannel();
   MappedByteBuffer buffer=inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, f.length());
   outChannel.write(buffer);
   buffer.clear();
  }catch(Exception e){
   e.printStackTrace();
  }
 }

在RandomAccessFile类中也包含了一个getChannel()方法

public static void main(String[] args) {
  try{
   File file=new File("test.txt");
   FileChannel channel=new RandomAccessFile(file, "rw").getChannel();
   MappedByteBuffer buff=channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, file.length());
   channel.position(file.length());
   channel.write(buff);
  }catch(Exception e){
   e.printStackTrace();
  }
 }

四、字符集合Channel

编码Encode：把明文的字符序列转换成计算机理解的二进制序列称为编码。

解码Decode：把二进制序列转换为普通人能看懂的明文字符串称为解码。

Java默认使用Unicode字符集，JDK1.4提供了Charset来处理字节序列与字符序列之间的转换关系，该类包含了用于创建解码器和编码器的方法，还提供了Charset所支持字符集的方法，Charset类是不可变的。

CharsetDecoder和CharsetEncoder对象代表Charset的编码器和解码器，调用CharsetDecoder的decode()方法将Bytebuffer字节序列转换成Charbuff字符序列，调用CharsetEncoder的encode()方法就可以将CharBuffer或String字符序列转换成ByteBuffer字节序列。

public static void main(String[] args) throws CharacterCodingException {
  Charset cn=Charset.forName("gbk");
  CharsetEncoder encoder=cn.newEncoder();
  CharsetDecoder decoder=cn.newDecoder();
  CharBuffer cbuff=CharBuffer.allocate(8);
  cbuff.put(‘王‘);
  cbuff.put(‘宁‘);
  cbuff.flip();
  ByteBuffer bbuff=encoder.encode(cbuff);
  for(int i=0;i<bbuff.capacity();i++){
   System.out.println(bbuff.get(i));
  }
  System.out.println(decoder.decode(bbuff));
 }

五、文件锁

文件锁在操作系统中是很平常的事情，如果多个运行程序需要并发修改同一个文件时，程序之间需要某种机制来进行通信，使用文件锁可以有效地阻止多个进程并发修改同一个文件，所以现在的大部分操作系统都提供了文件锁的功能。

Java提供了FileLock类支持文件锁功能，在FileChannel中提供的lock()/tryLock()方法可以获得文件锁FileLock对象，从而锁定文件。lock()方法和trylock()方法的区别是：当lock()试图锁定某个文件时，如果无法得到文件锁，程序将一直阻塞，而tryLock()方法时尝试锁定文件，它将直接返回而不是阻塞，如果获得了文件锁，该方法则返回该文件锁，否则将返回Null。

文件锁虽然可以用于控制并发访问，但对于高并发访问的情形，还是推荐使用数据库来保存程序信息，而不是使用文件。

六、NIO.2

Java7对原有的NIO进行了重大改变，称为NIO.2。提供了全面的文件IO和文件系统的访问支持。提供了基于异步Channel的IO。

1、Path、Paths和FIles核心API

Java提供的File类功能比较有限，他不能利用特定文件系统的特性，File所提供的方法的性能也不高，而且，其大多数方法在出错时仅仅返回失败，并不提供异常信息。NIO.2为了弥补这种不足，引入了Path接口，还提供了Files\Paths工具类。

2、FileVisitor遍历文件和目录

3、WatchService监控文件变化

Java复习--IO（输入/输出）{Java NIO}

标签：

原文地址：http://my.oschina.net/u/2263278/blog/508937