java之NIO入门学习介绍（一）

    一句话简介：相对于传统IO，NIO(New IO)新IO的读写是基于buffer的。对于网络编程来说，NIO通过了选择器实现了非阻塞编程。

从Java1.4开始就有了NIO，随着程序对性能的要求越来越高，NIO得到了广泛使用。IO与NIO的区别如下：

IO	NIO
面向流	面向缓冲区
阻塞	非阻塞
/	有选择器

 

第一点不同：面向缓冲区。

      以下代码分为两个部分，第一部分为Buffer的日常调用。第二部分为使用Buffer进行IO操作，其中穿插讲了编码及解码。

Buffer常用API：

package com.example.nio;

import org.junit.Test;

import java.nio.Buffer;
import java.nio.ByteBuffer;

/**
 * 一、缓冲区（buffer）：在Java NIO中负责数据的存取，缓冲区就是数组，用于存储不同数据类型的数据
 * <p>
 * 根据数据类型的不同（boolean 除外），提供了相应类型的缓冲区：
 * ByteBuffer
 * IntBuffer
 * LongBuffer
 * ShortBuffer
 * FloatBuffer
 * DoiubleBuffer
 * CharBuffer
 * <p>
 * 上述缓冲区的管理方式几乎一致，通过allocate*()获取缓冲区
 * <p>
 * 二、缓冲区存取数据的两个核心方法
 * put()：存入数据到缓冲区
 * get()：获取缓冲区数据。
 * <p>
 * 三、缓冲区中的四个核心属性、
 * capacity：容量，
 * limit:界限，表示缓冲区中可以操作数据的大小，（limit后的数据不能进行读写）
 * position：位置，表示缓冲区中正在操作数据的位置
 * mark：标记，表示记录当前position的位置，可以通过reset()使position恢复到mark位置。
 * 0 <= mark <= position <= limit <=capacity
 */
public class TestBuffer {
    @Test
    public void test2() {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        buffer.put("abcde".getBytes());
        System.out.println(buffer.position());

        buffer.flip();
        byte[] dts = new byte[buffer.limit()];
        buffer.get(dts, 0, 2);
        System.out.println(new String(dts,0,2));
        System.out.println(buffer.position());
        //mark标记一下
        buffer.mark();

        buffer.get(dts, 2, 2);
        System.out.println(new String(dts,2,2));
        System.out.println(buffer.position());

        //恢复position到mark标记处
        buffer.reset();
        buffer.get(dts, 4, 1);
        System.out.println(new String(dts,4,1));
        System.out.println(buffer.position());
        System.out.println(new String(dts));

        //判断缓冲区是否还有剩余数据
        if (buffer.hasRemaining()){
            //获取缓冲区中剩余数据数量
            System.out.println(buffer.remaining());
        }
    }

    @Test
    public void test() {
        //1、分配一个制定大小的缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        System.out.println("---------------------allocate()------------------------------");
        System.out.println(buffer.position());
        System.out.println(buffer.limit());
        System.out.println(buffer.capacity());

        //2、使用put()存入数据到缓冲区中
        String string = "abcde";
        buffer.put(string.getBytes());
        System.out.println("---------------------put()------------------------------");
        System.out.println(buffer.position());
        System.out.println(buffer.limit());
        System.out.println(buffer.capacity());

        //3、切换读取数据模式
        buffer.flip();
        System.out.println("---------------------flip()------------------------------");
        System.out.println(buffer.position());
        System.out.println(buffer.limit());
        System.out.println(buffer.capacity());

        //4、读取数据
        byte[] dst = new byte[buffer.limit()];
        buffer.get(dst);
        System.out.println(new String(dst, 0, dst.length));

        System.out.println("---------------------get()------------------------------");
        System.out.println(buffer.position());
        System.out.println(buffer.limit());
        System.out.println(buffer.capacity());

        //5、rewind()：可重复度
        buffer.rewind();
        System.out.println("---------------------rewid()------------------------------");
        System.out.println(buffer.position());
        System.out.println(buffer.limit());
        System.out.println(buffer.capacity());

        //6、clear（），清空缓冲区，缓冲区中的数据还存在， 但是出于“被遗忘”状态。
        buffer.clear();
        buffer.rewind();
        System.out.println("---------------------clear()------------------------------");
        System.out.println(buffer.position());
        System.out.println(buffer.limit());
        System.out.println(buffer.capacity());
        System.out.println((char) buffer.get());
    }
}

Channel常用API

package com.example.nio;

import org.junit.Test;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.charset.CharacterCodingException;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.nio.charset.CharsetEncoder;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
 * 一、通道（Channel）：用于原节点与目标节点的连接。在Java NIO中负责缓冲区中数据的传输。
 * Channel本身不存储数据，需要配合缓冲区buffer进行传输。
 * <p>
 * 二、通道的主要实现类
 * Java.nio.channels.Channel 接口
 * |--FileChannel
 * |--SocketChannel
 * |--ServerSocketChannel
 * |--DatagramChannel
 * <p>
 * 三、获取通道
 * 1.Java 针对支持通道的类提供了getChannel()方法
 * 本地IO:
 * FileInputStream/FileOutputStream
 * RandomAccessFile
 * <p>
 * 网络IO：
 * Socket
 * ServerSocket
 * DatagramSocket
 * <p>
 * 2.在JDK 1.7中NIO.2 针对各个通道提供了静态方法 open()
 * <p>
 * 3.在JDK1.7中NIO.2的Files 工具类的 newByteChannel()
 * <p>
 * 四、.通道之间的数据传输
 * transferFrom()
 * transferTo()
 * <p>
 * 五、分散（Scatter）与聚集（Gather）
 * 分散读取（Scattering Reads）：将通道中的数据分散到多个缓冲区中
 * 聚集写入（Gather Writers）：将多个缓冲区中的数据聚集到一个通道中
 *
 * 六、字符集：Charsert
 * 编码：字符串-> 字节数组
 * 解码：字节数组-> 字符串
 *
 */
public class TestChannel {

    @Test
    //字节编码、解码
    public void test6() throws CharacterCodingException {
        Charset cs1 = Charset.forName("GBK");

        //获取编码器
        CharsetEncoder ce = cs1.newEncoder();
        //获取解码器
        CharsetDecoder cd = cs1.newDecoder();

        CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

        buf.put("架构师之路");
        buf.flip();

        //编码
        ByteBuffer bBuf = ce.encode(buf);
        for (int i = 0; i < bBuf.limit(); i++) {
            System.out.println(bBuf.get());
        }
        bBuf.flip();
        //解码
        CharBuffer cbuf = cd.decode(bBuf);
        System.out.println(cbuf.toString());


    }

    @Test
    //看下提供哪些中编码解码类型。
    public void test5(){
        Map<String, Charset> map = Charset.availableCharsets();
        Set<Map.Entry<String, Charset>> entries = map.entrySet();
        for (Map.Entry<String,Charset> entry: entries) {
            System.out.println(entry.getValue() + "==" + entry.getValue());
        }
    }

    @Test
    //分散读取与聚集写入
    public void test4() throws IOException {
        RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("1.txt", "rw");

        //1.获取通道
        FileChannel channel1 = raf1.getChannel();

        //2.分配制定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(100);
        ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(1024);

        //3.分散读取
        ByteBuffer[] bufs = {buf1, buf2};
        channel1.read(bufs);
        for (ByteBuffer byteBuffer : bufs) {
            byteBuffer.flip();
        }

        System.out.println(new String(bufs[0].array(), 0, bufs[0].limit()));
        System.out.println("-----------------------------------------------------");
        System.out.println(new String(bufs[1].array(), 0, bufs[1].limit()));

        //聚集写入
        RandomAccessFile raf2 = new RandomAccessFile("2.txt","rw");
        FileChannel channel2 = raf2.getChannel();
        channel2.write(bufs);

        channel1.close();
        channel2.close();

    }

    //通道之间的数据传输（直接缓冲区)
    @Test
    public void test3() throws IOException {
        FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.txt"), StandardOpenOption.READ);
        FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("2.txt"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);

//        inChannel.transferTo(0,inChannel.size(),outChannel);
        outChannel.transferFrom(inChannel, 0, inChannel.size());
        inChannel.close();
        outChannel.close();
    }

    //快速直接缓冲区完成文件的复制（内存映射文件）
    @Test
    public void test2() throws IOException {
        FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.jpg"), StandardOpenOption.READ);
        FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("3.jpg"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);

        //内存映射文件
        MappedByteBuffer inMapperBuf = inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
        MappedByteBuffer outMapperBuf = outChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());

        //直接对缓冲区进行数据的读写操作
        byte[] dts = new byte[inMapperBuf.limit()];
        inMapperBuf.get(dts);
        outMapperBuf.put(dts);

        inChannel.close();
        outChannel.close();
    }

    @Test
    //利用通道完成文件复制（非直接缓冲区）
    public void test() {
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        FileChannel inChannel = null;
        FileChannel outChannel = null;
        try {
            fis = new FileInputStream("1.jpg");
            fos = new FileOutputStream("2.jpg");

            //获取通道
            inChannel = fis.getChannel();
            outChannel = fos.getChannel();

            //分配指定大小的缓冲区
            ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
            //将input通道的数据放入缓冲区中
            while (inChannel.read(buf) != -1) {
                buf.flip();//切换读取数据的模式
                //将缓冲区的数据写入output通道
                outChannel.write(buf);
                buf.clear();//清空缓冲区
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (inChannel != null) {
                try {
                    inChannel.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (outChannel != null) {
                try {
                    outChannel.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (fos != null) {
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }

        }
    }
}