這篇文章主要介紹“Java中的NIO是什么”,在日常操作中,相信很多人在Java中的NIO是什么問題上存在疑惑,小編查閱了各式資料,整理出簡(jiǎn)單好用的操作方法,希望對(duì)大家解答”Java中的NIO是什么”的疑惑有所幫助!接下來,請(qǐng)跟著小編一起來學(xué)習(xí)吧!
創(chuàng)新互聯(lián)公司是一家專注網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷策劃、成都微信小程序、電子商務(wù)建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)推廣、移動(dòng)互聯(lián)開發(fā)、研究、服務(wù)為一體的技術(shù)型公司。公司成立10多年以來,已經(jīng)為1000+成都陽光房各業(yè)的企業(yè)公司提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)?,F(xiàn)在,服務(wù)的1000+客戶與我們一路同行,見證我們的成長(zhǎng);未來,我們一起分享成功的喜悅。
??NIO即NEW I/O,是在JDK1.4引入的一套新的I/O標(biāo)準(zhǔn)。NIO是基于Block,以塊為基本單元處理數(shù)據(jù)。并且為所有的基礎(chǔ)類型提供了Buffer支持。 ?? 數(shù)據(jù)從Channel中讀到Buffer中去,或者從Buffer寫入Channel中。Selector監(jiān)聽多個(gè)Channel的事件,比如打開鏈接或數(shù)據(jù)到達(dá)。
graph LR
A((Channel))--讀取-->B[Buffer]
graph LR
A[Buffer]--寫入-->B((Channel))
1、傳統(tǒng)的I/O基于字節(jié)流和字符流的操作,NIO則是基于Channel和Buffer進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。 2、IO是面向流的,NIO是面向Buffer緩沖區(qū)的。 面向流意味著讀取數(shù)據(jù)從流中挨個(gè)讀取字節(jié),直至讀完全部字節(jié)。如果需要對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行前后移動(dòng)操作,則需要建立緩沖區(qū)。而NIO的Buffer正好做到這一點(diǎn),數(shù)據(jù)從Channel被讀取到緩沖區(qū)后,可以很方便的的操作數(shù)據(jù)。 3、IO操作是阻塞模式,調(diào)用read()或者write()操作時(shí),線程阻塞,直至數(shù)據(jù)的讀或?qū)懭拷Y(jié)束。NIO是非阻塞模式,從Channel讀取數(shù)據(jù)時(shí),如果沒有可用數(shù)據(jù),就什么都不獲取,不會(huì)阻塞線程等待,而是把空閑時(shí)間用來執(zhí)行其他Channel上的IO操作,所以單線程可以管理多個(gè)Channel。
Channel(通道) Buffer(緩沖區(qū)) Selector(選擇區(qū))
簡(jiǎn)稱“信道”或“通道”,跟IO流里的Stream一個(gè)級(jí)別,不過Stream是單向的,Channel是雙向的,所以既可以用來讀操作,也可以用來寫操作。 主要實(shí)現(xiàn):
FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel
示例: 傳統(tǒng)IO
/**
* 傳統(tǒng)IO操作讀取文件
*/
public static void oldIo(){
InputStream inputStream = null;
try{
inputStream = new BufferedInputStream(
new FileInputStream("src\\main\\java\\top\\qrainly\\demo\\nio\\OldIO.txt"));
byte[] bytes = new byte[1024];
int read = inputStream.read(bytes);
System.out.println(read);
while (read!=-1){
for(int i=0;i<read;i++){
System.out.println((char) bytes[i]);
}
read = inputStream.read(bytes);
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}finally {
try{
if(inputStream != null){
inputStream.close();
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
NIO
/**
* NIO操作
*/
public static void nio(){
RandomAccessFile file = null;
try{
file = new RandomAccessFile("src\\main\\java\\top\\qrainly\\demo\\nio\\NIO.txt","rw");
FileChannel fileChannel = file.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int read = fileChannel.read(buffer);
System.out.println(read);
while (read != -1){
buffer.flip();
while (buffer.hasRemaining()){
System.out.println((char) buffer.get());
}
buffer.compact();
read = fileChannel.read(buffer);
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}finally {
try{
if(file != null){
file.close();
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
NIO拷貝文件
/**
* NIO拷貝文件
* @param source
* @param target
*/
public static void nioCopyFile(String source,String target){
FileInputStream fileInputStream = null;
FileOutputStream fileOutputStream = null;
FileChannel readChannel = null;
FileChannel writeChannel = null;
try {
fileInputStream = new FileInputStream(source);
fileOutputStream = new FileOutputStream(target);
readChannel = fileInputStream.getChannel();
writeChannel = fileOutputStream.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
while (true){
buffer.clear();
int read = readChannel.read(buffer);
if(read == -1){
//讀取完畢
break;
}
buffer.flip();
//寫入文件
writeChannel.write(buffer);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
try {
if(readChannel != null){
readChannel.close();
}
if(writeChannel != null){
writeChannel.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
套接字的某些操作可能會(huì)無限期地阻塞 對(duì)accept()方法的調(diào)用可能會(huì)因?yàn)榈却粋€(gè)客戶端連接而阻塞; 對(duì)read()方法的調(diào)用可能會(huì)因?yàn)闆]有數(shù)據(jù)可讀而阻塞,直到連接的另一端傳來新的數(shù)據(jù)。 NIO的channel抽象的一個(gè)重要特征就是可以通過配置它的阻塞行為,以實(shí)現(xiàn)非阻塞式的信道
channel.configureBlocking(false)
示例:
/**
* 客戶端 NIO實(shí)現(xiàn)
*/
public static void client(){
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
SocketChannel socketChannel = null;
try{
//打開SocketChannel
socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost",8080));
if(socketChannel.finishConnect()){
int i = 0;
while (true){
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
//讀取數(shù)據(jù)
String info = "I'm "+i+++"-th from client";
buffer.clear();
buffer.put(info.getBytes());
buffer.flip();
while (buffer.hasRemaining()){
System.out.println(buffer);
socketChannel.write(buffer);
}
}
}
}catch (IOException | InterruptedException e){
e.printStackTrace();
} finally {
try{
if(socketChannel != null){
//關(guān)閉SocketChannel
socketChannel.close();
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
服務(wù)端NIO實(shí)現(xiàn)
private static final int BUF_SIZE = 1024;
private static final int PORT = 8080;
private static final int TIME_OUT = 3000;
public static void selector(){
Selector selector = null;
ServerSocketChannel serverSocketChannel = null;
try{
selector = Selector.open();
serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true){
if(selector.select(TIME_OUT) == 0){
System.out.println("等待連接...");
continue;
}
Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
while (iterator.hasNext()){
SelectionKey key= iterator.next();
if(key.isAcceptable()){
handleAccept(key);
}
if(key.isReadable()){
handleRead(key);
}
if(key.isWritable() && key.isValid()){
handleWrite(key);
}
if(key.isConnectable()){
System.out.println("連接成功!");
}
iterator.remove();
}
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}finally {
try{
if(selector != null){
selector.close();
}
if(serverSocketChannel != null){
serverSocketChannel.close();
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
/**
* 處理連接
* @param key
* @throws IOException
*/
public static void handleAccept(SelectionKey key) throws IOException {
ServerSocketChannel serverSocketChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
//監(jiān)聽連接
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.register(key.selector(),SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocateDirect(BUF_SIZE));
}
/**
* 處理讀
* @param key
* @throws IOException
*/
public static void handleRead(SelectionKey key) throws IOException {
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
long bytesRead = socketChannel.read(buffer);
while (bytesRead > 0){
buffer.flip();
while (buffer.hasRemaining()){
System.out.println((char) buffer.get());
}
buffer.clear();
bytesRead = socketChannel.read(buffer);
}
if(bytesRead == -1){
socketChannel.close();
}
}
/**
* 處理寫
* @param key
* @throws IOException
*/
public static void handleWrite(SelectionKey key) throws IOException {
ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
buffer.flip();
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
while (buffer.hasRemaining()){
socketChannel.write(buffer);
}
buffer.compact();
}
??Selector類可以用于避免使用阻塞式客戶端中很浪費(fèi)資源的“忙等”方法需要讀取和分發(fā)。這就需要一種方法阻塞等待,直到至少有一個(gè)信道可以進(jìn)行I/O操作,并指出是哪個(gè)信道。NIO的選擇器就實(shí)現(xiàn)了這樣的功能。 一個(gè)Selector實(shí)例可以同時(shí)檢查一組信道的I/O狀態(tài)。用專業(yè)術(shù)語來說,選擇器就是一個(gè)多路開關(guān)選擇器,因?yàn)橐粋€(gè)選擇器能夠管理多個(gè)信道上的I/O操作。 然而如果用傳統(tǒng)的方式來處理這么多客戶端,使用的方法是循環(huán)地一個(gè)一個(gè)地去檢查所有的客戶端是否有I/O操作,如果當(dāng)前客戶端有I/O操作,則可能把當(dāng)前客戶端扔給一個(gè)線程池去處理,如果沒有I/O操作則進(jìn)行下一個(gè)輪詢,當(dāng)所有的客戶端都輪詢過了又接著從頭開始輪詢;這種方法是非常笨而且也非常浪費(fèi)資源,因?yàn)榇蟛糠挚蛻舳耸菦]有I/O操作,我們也要去檢查;而Selector就不一樣了,它在內(nèi)部可以同時(shí)管理多個(gè)I/O,當(dāng)一個(gè)信道有I/O操作的時(shí)候,他會(huì)通知Selector,Selector就是記住這個(gè)信道有I/O操作,并且知道是何種I/O操作,是讀呢?是寫呢? 還是接受新的連接; ??使用Selector,它返回的結(jié)果只有兩種結(jié)果,一種是0,即在你調(diào)用的時(shí)刻沒有任何客戶端需要I/O操作,另一種結(jié)果是一組需要I/O操作的客戶端,這時(shí)你就根本不需要再檢查了,因?yàn)樗祷亟o你的肯定是你想要的。 這樣一種通知的方式比那種主動(dòng)輪詢的方式要高效得多!
??與Selector一起使用時(shí),Channel必須處于非阻塞模式下。這意味著不能將FileChannel與Selector一起使用, 因?yàn)镕ileChannel不能切換到非阻塞模式。而套接字通道都可以。
??異步網(wǎng)絡(luò)IO Selector運(yùn)行單線程處理多個(gè)Channel,如果應(yīng)用打開了多信道,單個(gè)連接流量很低,此時(shí)使用Selector就會(huì)很方便。向Selector注冊(cè)Channel,然后條用select()方法,這個(gè)方法會(huì)一直阻塞到有注冊(cè)的信道有事件就緒,例如連接打開或者數(shù)據(jù)到達(dá)。 ??要使用選擇器(Selector),需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)Selector實(shí)例(使用靜態(tài)工廠方法open())并將其注冊(cè)(register)到想要監(jiān)控的信道上(注意,這要通過channel的方法實(shí)現(xiàn),而不是使用selector的方法)。最后,調(diào)用選擇器的select()方法。該方法會(huì)阻塞等待,直到有一個(gè)或更多的信道準(zhǔn)備好了I/O操作或等待超時(shí)。select()方法將返回可進(jìn)行I/O操作的信道數(shù)量?,F(xiàn)在,在一個(gè)單獨(dú)的線程中, 通過調(diào)用select()方法就能檢查多個(gè)信道是否準(zhǔn)備好進(jìn)行I/O操作。如果經(jīng)過一段時(shí)間后仍然沒有信道準(zhǔn)備好,select()方法就會(huì)返回0, 并允許程序繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)。
Buffer中有四個(gè)個(gè)重要的參數(shù):位置(position)、容量(capactiy)、上限(limit)和標(biāo)記(mark)
參數(shù) | 寫模式 | 寫模式 |
---|---|---|
位置(position) | 當(dāng)前緩沖區(qū)的位置,將從position的下一個(gè)位置開始寫數(shù)據(jù) | 當(dāng)前緩沖區(qū)讀取的位置,將從position下一個(gè)位置 |
容量(capactiy) | 緩沖區(qū)的總?cè)萘可舷?/td> | 緩沖區(qū)的總?cè)萘可舷?/td> |
上限(limit) | 緩沖區(qū)的時(shí)機(jī)上限,limit<=capactiy | 代表可讀取的總?cè)萘?,和上次寫入的?shù)據(jù)量相等 |
標(biāo)記(mark) | 用于記錄position前一個(gè)位置 | 用于記錄position前一個(gè)位置 |
分配空間(ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); 或者allocateDirector)
寫入數(shù)據(jù)到Buffer(int bytesRead = fileChannel.read(buf);)
調(diào)用filp()方法( buf.flip();)
從Buffer中讀取數(shù)據(jù)(System.out.print((char)buf.get());)
調(diào)用clear()方法或者compact()方法 Buffer顧名思義:緩沖區(qū),實(shí)際上是一個(gè)容器,一個(gè)連續(xù)數(shù)組。Channel提供從文件、網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)的渠道,但是讀寫的數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過Buffer。 從Channel寫到Buffer (fileChannel.read(buf))通過Buffer的put()方法 (buf.put(…)) 從Buffer讀取到Channel (channel.write(buf))使用get()方法從Buffer中讀取數(shù)據(jù) (buf.get())
1、ByteBuffer.allocate(10)方法創(chuàng)建了一個(gè)10個(gè)byte的數(shù)組緩沖區(qū),position的位置為0,capacity和limit默認(rèn)都是數(shù)組長(zhǎng)度 2、當(dāng)我們寫入5個(gè)字節(jié)時(shí),position變?yōu)?,limit和capacity不變 3、將緩沖區(qū)中的5個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)寫入Channel的通信信道,調(diào)用ByteBuffer.flip()方法,position變?yōu)?,limit變?yōu)?,capactiy不變 4、下一次寫入數(shù)據(jù)前調(diào)用clear()方法 -- 調(diào)用clear()方法:position將被設(shè)回0,limit設(shè)置成capacity(Buffer中的數(shù)據(jù)并未被清除) -- 調(diào)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)到最后一個(gè)未讀元素正后面。 limit屬性依然像clear()方法一樣,設(shè)置成capacity。不會(huì)覆蓋未讀的數(shù)據(jù)。 5、調(diào)用Buffer.mark()方法,可以標(biāo)記Buffer中的一個(gè)特定的position,之后可以通過調(diào)用Buffer.reset()方法恢復(fù)到這個(gè)position。 Buffer.rewind()方法將position設(shè)回0,并清除標(biāo)記位,所以可以重讀Buffer中的所有數(shù)據(jù)。limit保持不變, 仍然表示能從Buffer中讀取多少個(gè)元素 代碼示例
/**
* Buffer操作過程 參數(shù)變化
*/
public static void bufferParams(){
//15個(gè)字節(jié)大小的緩沖區(qū)
ByteBuffer b=ByteBuffer.allocate(15);
System.out.println("########創(chuàng)建15個(gè)字節(jié)的數(shù)組緩沖區(qū)########");
System.out.println("limit="+b.limit()+" capacity="+b.capacity()+" position="+b.position());
//存入10個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)
System.out.println("########開始存入十個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)########");
for(int i=0;i<10;i++){
b.put((byte)i);
System.out.println("########存入-->"+i+"########");
}
System.out.println("########存入十個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)完成########");
System.out.println("limit="+b.limit()+" capacity="+b.capacity()+" position="+b.position());
//重置position
System.out.println("########調(diào)用flip()方法########");
b.flip();
System.out.println("########調(diào)用完flip()方法后########");
System.out.println("limit="+b.limit()+" capacity="+b.capacity()+" position="+b.position());
System.out.println("########開始讀取五個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)########");
for(int i=0;i<5;i++){
byte b1 = b.get();
System.out.print(b1);
System.out.println("########讀取字節(jié)數(shù)據(jù)-->"+b1+"########");
}
System.out.println("########讀取五個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)完成########");
System.out.println(); System.out.println("limit="+b.limit()+" capacity="+b.capacity()+" position="+b.position());
System.out.println("########調(diào)用flip()方法########");
b.flip();
System.out.println("########調(diào)用完flip()方法后########");
System.out.println("limit="+b.limit()+" capacity="+b.capacity()+" position="+b.position());
}
打印結(jié)果
########創(chuàng)建15個(gè)字節(jié)的數(shù)組緩沖區(qū)########
limit=15 capacity=15 position=0
########開始存入十個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)########
########存入-->0########
########存入-->1########
########存入-->2########
########存入-->3########
########存入-->4########
########存入-->5########
########存入-->6########
########存入-->7########
########存入-->8########
########存入-->9########
########存入十個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)完成########
limit=15 capacity=15 position=10
########調(diào)用flip()方法########
########調(diào)用完flip()方法后########
limit=10 capacity=15 position=0
########開始讀取五個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)########
0########讀取字節(jié)數(shù)據(jù)-->0########
1########讀取字節(jié)數(shù)據(jù)-->1########
2########讀取字節(jié)數(shù)據(jù)-->2########
3########讀取字節(jié)數(shù)據(jù)-->3########
4########讀取字節(jié)數(shù)據(jù)-->4########
########讀取五個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)完成########
limit=10 capacity=15 position=5
########調(diào)用flip()方法########
########調(diào)用完flip()方法后########
limit=5 capacity=15 position=0
1、rewind() – 將position置零,并清除標(biāo)志位(mark 2、clear() – 將position置零,同時(shí)將limit設(shè)置為capacity的大小,并清除了標(biāo)志mark 3、flip() – 先將limit設(shè)置到position所在位置,然后將position置零,并清除標(biāo)志位mark – 通常在讀寫轉(zhuǎn)換時(shí)使用
示例:
/**
* 文件映射到內(nèi)存
*/
public static void mapperMemory(){
RandomAccessFile randomAccessFile = null;
try{
randomAccessFile = new RandomAccessFile(
"src\\main\\java\\top\\qrainly\\demo\\nio\\NIO.txt","rw");
FileChannel fileChannel = randomAccessFile.getChannel();
//將文件映射到內(nèi)存中
MappedByteBuffer mappedByteBuffer = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE,
0,randomAccessFile.length());
while (mappedByteBuffer.hasRemaining()){
System.out.println((char) mappedByteBuffer.get());
}
//修改文件
mappedByteBuffer.put(0,(byte)98);
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}finally {
try{
if(randomAccessFile != null){
randomAccessFile.close();
}
}catch (IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
到此,關(guān)于“Java中的NIO是什么”的學(xué)習(xí)就結(jié)束了,希望能夠解決大家的疑惑。理論與實(shí)踐的搭配能更好的幫助大家學(xué)習(xí),快去試試吧!若想繼續(xù)學(xué)習(xí)更多相關(guān)知識(shí),請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站,小編會(huì)繼續(xù)努力為大家?guī)砀鄬?shí)用的文章!
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