【转】JAVA NIO 简介
1. 基本 概念
IO 是主存和外部设备 ( 硬盘、终端和网络等 ) 拷贝数据的过程。 IO 是操作系统的底层功能实现,底层通过 I/O 指令进行完成。
所有语言运行时系统提供执行 I/O 较高级别的工具。 (c 的 printf scanf,java 的面向对象封装 )
2. Java 标准 io 回顾
Java 标准 IO 类库是 io 面向对象的一种抽象。基于本地方法的底层实现,我们无须关注底层实现。 InputStream\OutputStream( 字节流 ) :一次传送一个字节。 Reader\Writer( 字符流 ) :一次一个字符。
3. nio 简介
nio 是 java New IO 的简称,在 jdk1.4 里提供的新 api 。 Sun 官方标榜的特性如下:
– 为所有的原始类型提供 (Buffer) 缓存支持。
– 字符集编码解码解决方案。
– Channel :一个新的原始 I/O 抽象。
– 支持锁和内存映射文件的文件访问接口。
– 提供多路 (non-bloking) 非阻塞式的高伸缩性网络 I/O 。
本文将围绕这几个特性进行学习和介绍。
4. Buffer&Chanel
Channel 和 buffer 是 NIO 是两个最基本的数据类型抽象。
Buffer:
– 是一块连续的内存块。
– 是 NIO 数据读或写的中转地。
Channel:
– 数据的源头或者数据的目的地
– 用于向 buffer 提供数据或者读取 buffer 数据 ,buffer 对象的唯一接口。
– 异步 I/O 支持
图1:channel和buffer关系
例子 1:CopyFile.java:
- package sample;
-
- import java.io.FileInputStream;
- import java.io.FileOutputStream;
- import java.nio.ByteBuffer;
- import java.nio.channels.FileChannel;
-
- public class CopyFile {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- String infile = "C:\\copy.sql";
- String outfile = "C:\\copy.txt";
-
- FileInputStream fin = new FileInputStream(infile);
- FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outfile);
-
- FileChannel fcin = fin.getChannel();
- FileChannel fcout = fout.getChannel();
-
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
- while (true) {
-
- buffer.clear();
-
- int r = fcin.read(buffer);
-
- if (r == -1) {
- break;
- }
-
- buffer.flip();
-
- fcout.write(buffer);
- }
- }
- }
其中 buffer 内部结构如下 ( 下图拷贝自资料 ):
图2:buffer内部结构
一个 buffer 主要由 position,limit,capacity 三个变量来控制读写的过程。此三个变量的含义见如下表格:
参数
|
写模式
|
读模式
|
position
|
当前写入的单位数据数量。
|
当前读取的单位数据位置。
|
limit
|
代表最多能写多少单位数据和容量是一样的。
|
代表最多能读多少单位数据,和之前写入的单位数据量一致。
|
capacity
|
buffer 容量
|
buffer 容量
|
Buffer 常见方法:
flip(): 写模式转换成读模式
rewind() :将 position 重置为 0 ,一般用于重复读。
clear() :清空 buffer ,准备再次被写入 (position 变成 0 , limit 变成 capacity) 。
compact(): 将未读取的数据拷贝到 buffer 的头部位。
mark() 、 reset():mark 可以标记一个位置, reset 可以重置到该位置。
Buffer 常见类型: ByteBuffer 、 MappedByteBuffer 、 CharBuffer 、 DoubleBuffer 、 FloatBuffer 、 IntBuffer 、 LongBuffer 、ShortBuffer 。
channel 常见类型 :FileChannel 、 DatagramChannel(UDP) 、 SocketChannel(TCP) 、 ServerSocketChannel(TCP)
在本机上面做了个简单的性能测试。我的笔记本性能一般。 ( 具体代码可以见附件。见 nio.sample.filecopy 包下面的例子 ) 以下是参考数据:
– 场景 1 : Copy 一个 370M 的文件
– 场景 2: 三个线程同时拷贝,每个线程拷贝一个 370M 文件
场景
|
FileInputStream+
FileOutputStream
|
FileInputStream+
BufferedInputStream+
FileOutputStream
|
ByteBuffer+
FileChannel
|
MappedByteBuffer
+FileChannel
|
场景一时间 ( 毫秒)
|
25155
|
17500
|
19000
|
16500
|
场景二时间 ( 毫秒 )
|
69000
|
67031
|
74031
|
71016
|
5. nio.charset
字符编码解码 : 字节码本身只是一些数字,放到正确的上下文中被正确被解析。向 ByteBuffer 中存放数据时需要考虑字符集的编码方式,读取展示 ByteBuffer 数据时涉及对字符集解码。
Java.nio.charset 提供了编码解码一套解决方案。
以我们最常见的 http 请求为例,在请求的时候必须对请求进行正确的编码。在得到响应时必须对响应进行正确的解码。
以下代码向 baidu 发一次请求,并获取结果进行显示。例子演示到了 charset 的使用。
例子 2BaiduReader.java
- package nio.readpage;
-
- import java.nio.ByteBuffer;
- import java.nio.channels.SocketChannel;
- import java.nio.charset.Charset;
- import java.net.InetSocketAddress;
- <
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