Java IO (四) NIO

zengdongbao 發布于2019-08-14 12:22 / 553人閱讀

摘要：前面說的輸入輸出流都是阻塞式的而且傳統的輸入輸出流都是通過字節的移動來處理即使不直接處理字節底層還是依賴字節處理也就是說面向輸輸出系統一次只能處理一個字節所以效率并不高新概述新使用不同的方式來處理輸入輸出采用內存映射文件的方式來處理輸入輸出

前面說的輸入輸出流都是阻塞式的.而且傳統的輸入輸出流都是通過字節的移動來處理(即使不直接處理字節,底層還是依賴字節處理),也就是說面向輸輸出系統一次只能處理一個字節,所以效率并不高.

新IO概述

新IO使用不同的方式來處理輸入輸出.采用內存映射文件的方式來處理輸入輸出.它將文件的一段區域映射到內存中,像訪問內存一樣訪文件(模擬了操作系統上虛擬內存的概念). NIO中主要包包括:

java.nio 和Buffer相關的類

java.nio.channels 包括Channel和Selector相關類

java.nio.charset 和字符集相關的類

java.nio.charset.spi 提供字符集服務的相關類

Channel(通道)和Buffer(緩沖)是新IO中的兩個核心對象,Channel是對傳統輸入輸出系統的模擬.新IO系統中所有數據都要通過通道傳輸;Channel與傳統的InputStream,OutputStream最大區別在于提供了一個map方法,通過該map方法可以直接將"一塊數據"映射到內存中.如果說傳統的輸入輸出是面向流的處理,而新IO則是面向塊的處理.

Buffer可以被理解成一個容器,本質是一個數組,發送到Channel中所有對象都必須首先放到Buffer中,從而Channel的讀數據也必須先讀到Buffer中.Buffer允許一次次的取數據,也允許使用Channel直接將文件的某塊映射成Buffer.

Buffer

結構上看,Buffer像一個數組,保存多個類型的相同數據.Buffer是一個抽象類.最常用子類是ByteBuffer,可在底層字節數組上做get/set操作.除ByteBuffer之外,對應其他基本數據類型(boolean除外)都有相對應的Buffer,ByteBuffer,CharBuffer,CharBuffer,ShortBuffer,IntBuffer等.這些類除了ByteBuffer之外,都采用類似或相同的方法來管理數據.只是各自管理的對象不同而已.這些Buffer都沒有提供構造器,通過如下方法得到一個Buffer對象:

static XxxBuffer allocate(int capacity) 創建一個容量為capacity的XxxBuffer對象

實際中使用較多的是ByteBuffer和CharBuffer.其他Buffer子類則較少使用.其中ByteBuffer的子類MappedByteBuffer,它用于表示Channel將磁盤文件的全部或部分映射到內存中得到的結果,通常MapByteBuffer對象由Channel的map對象返回.

Buffer中三個重要概念

容量(capacity) 緩沖區容量,表示該Buffer的最大數據容量.即最多可以存儲多少數據.容量不能為負值,創建后也不可改變.

界限(limit) 第一個不應該被讀出或者寫入的緩沖區位置索引.limit后的位置既不可被讀取,也不可被寫.

位置(position) 用于指明下一個可以被讀出的或寫入緩沖區位置索引(類似IO流中的記錄指針).Buffer從Channel讀取數據時,position的位置等于恰好已經讀了多少數據,創建Buffer對象時,position為0,從Channel讀取了2個數據,position為2,指向Buffer中的第3的位置(第一個索引為0).

此外Buffer還支持一個可選標記mark,該mark允許直接將position指定位到mark處.這些值滿足如下關系:0 <= mark <= position <= limit <= capacity

Buffer的主要作用就是裝載數據,然后輸出數據.開始時Buffer的position為0,limit為capacity.程序不斷調用put向Buffer中放入數據(或從channel獲取數據),每放入一些數據,position向后移動一些位置.

當Buffer裝入數據結束后,調用filp方法,該方法將limit設置為position所在位置,將position設置為0.這樣使得從Buffer中讀取數據總是從0開始.讀完所有裝入的數據即結束.也就是說.Buffer調用filp后,Buffer為輸出數據做好了準備.

當Buffer輸出數據結束后,調用clear方法.將position置為0,將limit置為capacity,這樣為再次向Buffer中裝載數據做好準備.

Buffer中的常用方法: * int capacity() 返回Buffer的capacity大小 * boolean hasRemaining() 判斷當前位置(position)和界限(limit)之間是否還有元素可供處理. * int limit() 返回Buffer的界限(limit)的位置 * Buffer limit(int newLt) 重新設置界限(limit)的值,并返回一個具有新的limit的緩沖區對象. * Buffer mark() 設置Buffer的mark的位置,只能在0和position之間. * int position 返回當前Buffer中的當前位置. * Buffer position(int newPs) 設置Buffer的新位置,并返回一個具有改變position后的Buffer對象. * int remaining() 返回當前位置和界限(limit)之間的元素個數 * Buffer reset() 將位置(position)轉到mark所在的位置 * Buffer rewind() 將位置(position)設置為0,取消mark.

之外Buffer的所有子類還支持put/get方法.對Buffer進行數據的放入和取出.使用put/get來訪問Buffer中數據時,分為絕對和相對兩種: * 相對(Relative) 從Buffer當前位置讀取或寫入數據,然后將位置(position)的值按處理元素個數增加. * 絕對(Ansolut) 直接根據索引來向Buffer中讀取或寫入數據,使用絕對方式來訪問Buffer里的數據,并不會影響position的值.

//省略代碼
        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("加入三個元素后,position:" + cbuf.position());
        cbuf.flip();
        System.out.println("執行filp,limit:" + cbuf.limit());
        System.out.println("position:" + cbuf.position());

        //取出第一個元素
        System.out.println("取出第一個元素:" + cbuf.get());
        System.out.println("取出第一個元素后,position:" + cbuf.position());
        cbuf.clear();
        //limit置為capacity
        System.out.println("執行clear后,limit:" + cbuf.limit());
        //capacity置0
        System.out.println("執行clear后,position:" + cbuf.position());
        //clear方法不清除緩沖區(buffer)中數據
        System.out.println("執行clear后,緩沖區內容沒有被清除:" + cbuf.get(2)); 
        //絕對讀取不影響position位置
        System.out.println("執行絕對讀取后,position:" + cbuf.position()); 
//省略代碼

Channel

//待更新

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