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NIO详解

發布時間：2025/5/22 编程问答 23 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 NIO详解小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

NIO
前言
IO與NIO的區別
Buffer(緩沖區)
Channel(通道)
Charset(字符集)
NIO遍歷文件

NIO

前言

NIO即New IO，這個庫是在JDK1.4中才引入的。NIO和IO有相同的作用和目的，但實現方式不同，NIO主要用到的是塊，所以NIO的效率要比IO高很多。在Java API中提供了兩套NIO，一套是針對標準輸入輸出NIO，另一套就是網絡編程NIO。

IO與NIO的區別

IO流是面向流的，屬于阻塞IO，沒有選擇器。
NIO流是面向塊（緩沖區），屬于非阻塞IO有選擇器。
其中最大的區別就是一個面向流，一個面向緩沖區。
- 面向流：IO流每次讀取一個字節或者多個，直到讀完為止。不能對流中的數據進行操作。
- 面向緩沖區：NIO流是將數據放到一個緩沖區，需要時可以對緩沖區中的數據進行操作，這樣就可以更加靈活的操作數據了。（就好像IO流是一根水管，而NIO是一個運水車）

Buffer(緩沖區)

Buffer是一個抽象類；
子類有：ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer
核心類（常用類）：ByteBuffer和CharBuffer 其中ByteBuffer有一個子類MappedByteBuffer（MappedByteBuffer類能夠將文件直接映射到內存中，那么這樣我們就可以像訪問內存一樣訪問文件，非常方便）

創建Buffer

因為Buffer都是抽象類，無法直接實例化。創建緩沖區要調用XxxBuffer allocate(int capacity)，XxxBuffer allocateDirect(int capacity)，參數是緩沖區容量。

eg:獲取ByteBuffer
static ByteBuffer allocate(int capacity)
分配一個新的字節緩沖區（普通Buffer）
static ByteBuffer allocateDirect(int capacity)
分配新的直接字節緩沖區（直接Buffer）

二者的區別：

創建普通Buffer成本低，讀寫的效率不高

因為創建直接Buffer成本高，所以我們一般用在Buffer生存周期較長的時候使用

只有ByteBuffer才能夠創建直接Buffer，其他的Buffer對象是不能夠創建

如果創建了直接Buffer但是我又想要使用其他Buffer的功能，可以將ByteBuffer轉換成其他Buffer

Buffer參數

capacity（容量）：緩沖區的容量，不可以為負數，一旦創建了就不能夠改變
limit（界限）：是緩沖區讀寫數據的終止點，limit之后的區域無法訪問
position（起始指針）：是緩沖區讀寫數據的起始點，初始值為0。position隨著數據的加入而改變，例如讀取2個數據到Buffer中，則position = 2
mark（標記）：該索引能夠用于下次讀取或者寫入，mark在0~position之間，設置該值就會把position移動到mark處

Buffer方法

flip()：讀取模式；確定緩沖區數據的起始點和終止點，為輸出數據做準備(即寫入通道)，將limit的值改為postion的值，同時將postion歸0
- 特點: 就是為下一次數據的讀取做好準備
clear()：寫入模式；緩沖區初始化，準備再次接收新數據到緩沖區，將limit改為capacity的值，同時將postion歸0
- 特點: 就是為下一次數據的寫入做好準備
get()和put()：獲取元素和存放元素。使用clear()之后，無法直接使用get()獲取元素，需要使用get(int index)根據索引值來獲取相應元素
hasRemaining()：判斷postion到limit之間是否還有元素。

public static void main(String[] args) {CharBuffer buffer = CharBuffer.allocate(8);// Buffer已經準備好了向Buffer中寫數據寫模式System.out.println("capacity:" + buffer.capacity()); // 8System.out.println("limit:" + buffer.limit()); // 8System.out.println("position:" + buffer.position()); // 0 buffer.put('a');buffer.put('b');buffer.put('c');System.out.println("------------------------"); System.out.println("capacity:" + buffer.capacity()); // 8System.out.println("limit:" + buffer.limit()); // 8System.out.println("position:" + buffer.position()); // 3 System.out.println("------------------------");// 切換模式，limit變為position的位置然后將position變為0buffer.flip();System.out.println("capacity:" + buffer.capacity()); // 8System.out.println("limit:" + buffer.limit()); // 3System.out.println("position:" + buffer.position()); // 0System.out.println("------------------------");System.out.println("------------------");buffer.clear(); // 將postion 清 0 ，將limit = capacity System.out.println("capacity:" + buffer.capacity()); // 8System.out.println("limit:" + buffer.limit()); // 8System.out.println("position:" + buffer.position()); // 0// 注意: 調用clear方法只是將讀模式改為寫模式，并不會清空緩沖區的數據}

Channel(通道)

Channel原理類似于傳統的流對象,區別在于：
1.Channel能夠將指定的部分或者全部文件映射到內存中
2.程序如果想要讀取Channel中的數據，不能夠直接讀寫，必須經過Buffer
簡單來說：Channel通過Buffer(緩沖區)進行讀寫操作。read()表示讀取通道數據到緩沖區，write()表示把緩沖區數據寫入到通道。

Channel實現類

FileChannel 和文件相關的通道
DatagramChannel 和UDP協議傳輸數據相關的通道
SocketChannel 和TCP協議相關的數據傳輸通道
ServerSocket 和TCP協議相關的數據傳輸通道
Pipe.SinkChannel、Pipe.SourceChannel //線程通信管道傳輸數據

Channel常用方法

read() : 將Channel中的數據讀取到Buffer中
write() : 向Buffer中寫入數據
map(): 將channel中的數據全部或者部分映射到Buffer中（MappedByteBuffer，本質也是一個ByteBuffer），map()方法參數（讀寫模式，映射起始位置，數據長度）。
- inChannel.map(mode, position, size)
- MappedByteBuffer mappBuffer = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, srcFile.length());

public static void main(String[] args) throws IOException {File srcFile = new File("nio-a.txt");FileInputStream fis = new FileInputStream(srcFile);FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("nio-b.txt"));// 獲取Channel對象FileChannel inChannel = fis.getChannel();FileChannel outChannel = fos.getChannel();// 獲取MapByteBuffer對象MappedByteBuffer mapBuffer = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, srcFile.length());//字符集解碼器 Charset charset = Charset.forName("GBK");outChannel.write(mapBuffer);CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();CharBuffer charBuffer = decoder.decode(mapBuffer);System.out.println(charBuffer);}

通道可以異步讀寫，異步讀寫表示通道執行讀寫操作時，也能做別的事情，解決線程阻塞。如果使用文件管道（FileChannel），建議用RandomAccessFile來創建管道，因為該類支持讀寫模式以及有大量處理文件的方法。

public static void main(String[] args) throws Exception {File f = new File("nio-a.txt");RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(f, "rw");FileChannel channel = raf.getChannel();MappedByteBuffer mapBuffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, f.length());// raf.seek(f.length());channel.position(f.length());channel.write(mapBuffer);}

Charset(字符集)

理解為現實生活的編碼表對象
當使用NIO來獲取文件內容時，如果是文本數據，那么需要進行轉碼，才能查看正確內容，這就需要解碼器。如果要把字符數據寫入文件，需要將CharBuffer轉碼成ByteBuffer，這就需要編碼器。

包含了字節和 Unicode 字符之間轉換的 charset，還定義了用于創建解碼器和編碼器以及獲取與 charset 關聯的各種方法
CharsetDecoder(解碼器)：把字節轉成字符，例如查看文本數據，需要轉成字符才能查看，如果是字節，就看不懂了。
CharsetEncoder(編碼器)：把字符轉成字節，才能被計算機理解。因為字節是計算機最小的存儲單位，所以Channel的IO操作都與ByteBuffer有關
解碼器和編碼器都不能直接創建，需要一個Charset對象來創建對應的解碼器和編碼器。

Charset常用方法

forName()：根據傳入的字符集獲得對應的字符集對象。
defaultCharset()：獲得當前使用的默認字符集。
availableCharsets()：獲得所有有效的字符集。

NIO遍歷文件

public static void main(String[] args) throws IOException {//匿名子對象實現FileVisitor接口FileVisitor<Path> visitor = new SimpleFileVisitor<Path>() {@Overridepublic FileVisitResult visitFile(Path path, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {System.out.println("正在訪問" + path + "文件");if(path.endsWith("NIODemo.java")){System.out.println("恭喜您找到Java");return FileVisitResult.CONTINUE;}return FileVisitResult.CONTINUE;}@Overridepublic FileVisitResult preVisitDirectory(Path path, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {System.out.println("準備訪問" + path + "文件");return FileVisitResult.CONTINUE;}@Overridepublic FileVisitResult visitFileFailed(Path path, IOException exc) throws IOException {System.out.println("準備訪問" + path + "文件失敗");System.out.println(exc.getMessage());return FileVisitResult.CONTINUE;}};//訪問文件樹Files.walkFileTree(Paths.get("D:\\JavaSE"), visitor);}

以上

@Fzxey

轉載于:https://www.cnblogs.com/fzxey/p/10828465.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的NIO详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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