java nio的全稱是java new I/O，即一個全新的I/O控制系統，它的API的包名為java.nio，是在jdk1.4后引入的。
nio之所以為為新，在于它并沒在原來I/O的基礎上進行開發，而是提供了全新的類和接口，除了原來的基本功能之外，它還提供了以下新的特征：
? 多路選擇的非封鎖式I/O設施
?支持文件鎖和內存映射
?支持基于Perl風格正則表達式的模式匹配設施
?字符集編碼器和譯碼器
為了支持這些新的功能，nio使用了兩個新的概念：
1. 信道(channel)
信道是一個連接，可用于接收或發送數據，如文件和套接字。因為信道連接的是底層的物理設備，他可以直接支持設備的讀/寫，或提供文件鎖。對于文件、管道、套接字都存在相應的信道類。可以把信道看成是數據流的替代品。信道沒有包裝類，提高了性能。
所有的信道類都位于java.nio.channels包中。
2. 緩沖區(buffer)
緩沖區是一個數據容器。可以把它看做內存中的一個大的數組，用來存儲來自信道的同一類型的所有數據，因此，程序員可以使用字節、字符、整數等緩沖區。字節緩沖區提供必要的方法，可以提取或存入所有基本類型(boolean型除外)的數據。
buffer類的核心是一塊內存區，便于核心代碼和java代碼同時訪問，核心代碼可以直接訪問它，java代碼可以通過API訪問它。
緩沖區基本上是一塊內存區域，因而可以執行一些與內存有關的操作，如清除其中的內容，支持讀寫或只讀操作等。
所有的buffer類都位于java.nio包中。
下面看如何使用它們：
1. 使用信道
在信道的使用中，文件的信道是最具有代表性的，API也是最多的，下面我們以文件信道為例介紹它。
● 獲取文件信道
文件的信道的類為FileChannel,遺憾的是他并沒有向我們提供打開文件的方法，我們可以通過調用FileInputStream、FileOutputStream和RandomAccessFile類實例的getChannel()方法來獲取其實例。例如：
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(“data.txt”, “rw”);
FileChannel fc = raf.getChannel();
請注意，這里打開文件的方式如”rw”將適用于文件信道，FileInputStream實例的getChannel()方法所獲得的通道將允許進行讀取操作。通過FileOutputStream的getChannel方法所獲得的通道將允許進行寫入操作。最后，如果使用模式 "r" 創建 RandomAccessFil的實例，則通過該實例的getChannel()方法所獲得的通道將允許進行讀取操作，如果使用模式 "rw" 創建實例，則獲得的通道將允許進行讀取和寫入操作。
● 從信道讀取數據
讀取的數據會默認放到字節緩沖區中。
FileChannel提供了四個API讀取數據：
a. read(ByteBuffer dst) 將字節序列從此通道讀入給定的緩沖區
b. read(ByteBuffer[] dsts) 將字節序列從此通道讀入給定的緩沖區
c. read(ByteBuffer[] dsts, int offset, int length)
將字節序列從此通道讀入給定緩沖區的子序列中
d. read(ByteBuffer dst, long position)
從給定的文件位置開始，從此通道讀取字節序列,并寫入給定的緩沖區
● 向信道寫入數據
數據來源默認是字節緩沖區。
FileChannel提供了四個API寫入數據：
a. write(ByteBuffer src)
將字節序列從給定的緩沖區寫入此通道
b. write(ByteBuffer[] srcs)
將字節序列從給定的緩沖區寫入此通道
c. write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length)
將字節序列從給定緩沖區的子序列寫入此通道
d. write(ByteBuffer src, long position)
從給定的文件位置開始，將字節序列從給定緩沖區寫入此通道
● 使用文件鎖
文件鎖機制主要是在多線程同時讀寫某個文件資源時使用。
FileChannel提供了兩種加鎖機制，lock和tryLock,兩者的區別在于，lock是同步的，
直至成功才返回，tryLock是異步的，無論成不成功都會立即返回。
● 使用內存映射
FileChannel提供的的API為：
MappedByteBuffer map(FileChannel.MapMode mode, long position, long size);
映射模式一個有三種：
c.專用
： 對得到的緩沖區的更改不會傳播到文件，并且該更改對映射到同一文件的其他程序也不是可見的；相反，會創建緩沖區已修改部分的專用副本。 (
MapMode.PRIVATE)
2. 使用緩沖區
● 層次結構
所有緩沖區的基類都是Buffer,除Boolean類型外，其它數據類型都有對應的緩沖區類，
另有一個ByteOrder類，用來設置緩沖區的大小端順序，即BigEndian或者是LittleEndian，
默認情況下是BigEndian。其層次結構圖如下：
● 獲取緩沖區對象
一共有兩種類型的緩沖區，直接緩沖區和非直接緩沖區，兩者區別在于直接緩沖區上的數據操作，
虛擬機將盡量使用本機I/O,并盡量避免使用中間緩沖區。判斷一個緩沖區是否是直接緩沖區，
可以調用isDirect()方法。
有三種方式來獲取一個緩沖區的對象：
a. 調用allocate()或者allocateDirect()方法直接分配，其中allocateDirect()
返回的是直接緩沖區。
b. 包裝一個數組，如：
byte[] b = new byte[1024];
ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(b);
c. 內存映射，即調用FileChannel的map()方法。
● 緩沖區基本屬性
這幾個屬性是每個緩沖區都有的并且是常用的操作。
a. 容量(capacity),緩沖區大小
b. 限制(limit),第一個不應被讀取或寫入的字節的索引，總是小于容量。
c. 位置(position)，下一個被讀取或寫入的字節的索引，總是小于限制。
d. clear()方法：設置limit為capacity，position為0。
e. filp()方法：設置limit為當前position，然后設置position為0。
f. rewind()方法：保持limit不變，設置position為0。
● 緩沖區數據操作
操作包括了讀取和寫入數據兩種。
讀取數據使用get()及其系列方法，除boolean外，每一種類型包括了對應的get()方法，
如getInt(),getChar()等，get()方法用來讀取字節，支持相對和絕對索引兩種方式。
寫入數據使用put()及其系列方法，和get()方法是對應的。
下面這個例子演示了如何使用緩沖區和信道：
package nio;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class BufferDemo ...{
public static void main(String[] args) throws Exception...{
//分配一個非直接緩沖區
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(100);
//向緩沖區寫入0到100的字節制
for(int i = 0; i <100; i++)...{
byte b = (byte) (Math.random() * 100);
bb.put(b);
}
System.out.println("寫入文件前的緩沖區數據");
bb.flip();
while(bb.hasRemaining())
System.out.print(bb.get() + " ");
System.out.println();
//獲取一個關聯到文件buffer.txt的信道
FileChannel fc = new FileOutputStream("buffer.txt").getChannel();
//將緩沖區數據寫到文件中
bb.flip();
fc.write(bb);
//防止緩存
fc.force(true);
//關閉信道
fc.close();
bb = null;
fc = null;
//下面從文件中讀取數據
fc = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
ByteBuffer bb2 = ByteBuffer.allocate((int) fc.size());
fc.read(bb2);
System.out.println("從文件讀取的緩沖區數據");
bb2.flip();
while(bb2.hasRemaining())
System.out.print(bb2.get() + " ");
System.out.println();
fc.close();
bb2 = null;
fc = null;
}
}
3．視圖緩沖區
上面我們的緩沖區都是基于字節的，像IntBuffer、LongBuffer等這些都可以調用ByteBuffer的
as***Buffer(***表示某個數據類型)得到，所以這種類型的緩沖區又被稱為視圖緩沖區(View Buffer),
視圖緩沖區有以下特點：
a. 視圖緩沖區有自己獨立的position和limit，但它不是一個新的創建，只是原來字節緩沖區的一個邏輯緩沖區，字節緩沖區的任何修改都會影響視圖緩沖區，反之亦然。
b. 視圖緩沖區按照數據類型的大小進行索引，而不是字節順序。
c. 也提供了put()和get()及其系列方法，用于數據的整塊傳輸。
下面這個例子演示了視圖緩沖區：
package nio;
import java.io.FileInputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.IntBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class ViewBufferDemo ...{
public static void main(String[] args) throws Exception...{
//將文件內容讀到緩沖區中
FileChannel fc = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate((int) fc.size());
fc.read(bb);
fc.close();
fc = null;
System.out.println("從文件讀取的字節緩沖區數據");
bb.flip();
while(bb.hasRemaining())
System.out.print(bb.get() + " ");
System.out.println();
//獲取視圖緩沖區
bb.flip();
IntBuffer ib = bb.asIntBuffer();
System.out.println("將字節緩沖區作為整形緩沖區的數據");
while(ib.hasRemaining())
System.out.print(ib.get() + " ");
System.out.println();
bb = null;
ib = null;
}
}
4．映射內存緩沖區
調用信道的map()方法后，即可將文件的某一部分或全部映射到內存中，映射內存緩沖區是一
個直接緩沖區，繼承自ByteBuffer,但相對于ByteBuffer,它有更多的優點：
a. 內存映射I/O是對信道/緩沖區技術的改進。 當傳輸大量的數據時，內存映射I/O
速度相對較快，這是因為它使用虛擬內存把文件傳輸到進程的地址空間中。
b. 映射內存也成為共享內存，因此可以用于相關進程(均映射同一文件)之間的整塊數據
傳輸，這些進程甚至可以不必位于同一系統上，只要每個都可以訪問同一文件即可。
c. 當對FileChannel執行映射操作，把文件映射到內存中時，得到的是一個連接到文件的
映射的字節緩沖區，這種映射的結果是，當輸出緩沖區的內容時，數據將出現在文件中，
當讀入緩沖區時，相當于得到文件中的數據。
下面這個例子演示了映射內存：
package nio;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class CopyFile ...{
public static void main(String[] args) throws Exception ...{
FileChannel fIChan, fOChan;
MappedByteBuffer mBuf;
fIChan = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
fOChan = new FileOutputStream("bufferTemp.txt").getChannel();
mBuf = fIChan.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, fIChan.size());
fOChan.write(mBuf);
fIChan.close();
fOChan.close();
fIChan = null;
fOChan = null;
mBuf = null;
}
}
posted on 2008-10-21 17:44
Loy Fu 閱讀(835)
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