泛谈Java NIO

前言

非阻塞IO，也被称之为新IO，它重新定义了一些概念。

1.缓冲buffer

2.通道 channel

3.通道选择器

BIO 阻塞IO，几乎所有的java程序员都会的字节流，字符流，输入流，输出流等分类就是针对BIO而言的。我们在使用BIO的时候都是建立基本的节点流然后用过滤流进行包装。

不同于BIO，NIO所有的IO操作都是通过通道读写buffer完成的。数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。

通道

NIO的通道类似流，但是有所不同。

1.既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。而流的读写通常是单向的

2.通道就是类似与高速路，数据通过buffer传递。通道负责从buffer中读，或者写入buffer

3.通道可以异步读写

• FileChannel 从文件中读写数据
• DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据
• SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据
• ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel
  

Buffer

Buffer 用来缓存数据，NIO中所有的操作都是基于缓冲区继续操作的，所有的读写操作都是通过缓存区来进行完成。缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer
  

缓冲区基本属性

• 容量 (capacity)：表示 Buffer 最大数据容量，缓冲区容量不能为负，并且创建后不能更改。
• 限制 (limit)
• 位置 (position)

position和limit的含义取决于Buffer处在读模式还是写模式。不管Buffer处在什么模式，capacity都代表容量。

Buffer有一个固定的大小值，叫“capacity”。一旦Buffer满了，需要将其清空（通过读数据或者清除数据）才能继续写数据往里写数据。

写模式

当你写数据到Buffer中时，position表示当前的位置。初始的position值为0，当一个byte、long等数据写到Buffer后， position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity – 1。在写模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。 写模式下，limit等于Buffer的capacity。

读模式

当读取数据时，也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式，position会被重置为0。当从Buffer的position处读取数据时，position向前移动到下一个可读的位置。当切换Buffer到读模式时， limit表示你最多能读到多少数据。因此，当切换Buffer到读模式时，limit会被设置成写模式下的position值。换句话说，你能读到之前写入的所有数据（limit被设置成已写数据的数量，这个值等于在写模式下position）。

使用

使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：

1.写入数据到Buffer

2.调用flip()方法

3.从Buffer中读取数据

4.调用clear()方法或者compact()方法

当向buffer写入数据时，buffer会记录下写了多少数据。一旦要读取数据，需要通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式。在读模式下，可以读取之前写入到buffer的所有数据。

一旦读完了所有的数据，就需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区：调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

使用案例如下：

import java.io.FileInputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.charset.Charset;
public class TestNio {
public static void main(String[] args) throws Exception {
/*FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("E:/i.txt");
FileChannel channel = outputStream.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("hahahah".getBytes());
channel.write(buffer);
channel.close();*/
FileInputStream inputStream = new FileInputStream("E:/i.txt");
FileChannel channel = inputStream.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

while (true){
// 读数据写入buffer 如果读了6个数据 那么positon limit均为6
int read = channel.read(buffer);
if(read == -1) break;
// 把position设置为0 写操作变为读操作（相对与buffer而言）
buffer.flip();
// hasRemaining当 position和limit相等的时候为false
while (buffer.hasRemaining()){
byte b = buffer.get();
System.out.println((char)b);
}
// clear实际上是positon 和 limit均置为0 数据实际上是未清楚的
// 读操作变为写操作（相对与buffer）
buffer.clear();
}
channel.close();
ByteBuffer wrap = new ByteBuffer.wrap("哈哈哈".getBytes());
// 编码处理
Charset gbk = Charset.forName("GBK");
ByteBuffer encode = gbk.encode("哈哈哈");
}
}