的全称是
java new I/O
,即一个全新的
I/O
控制系统,它的
API
的包名为
java.nio
,是在
jdk1.4
后引入的。
之所以为为新,在于它并没在原来
I/O
的基础上进行开发,而是提供了全新的类和接口,除了原来的基本功能之外,它还提供了以下新的特征:
►
多路选择的非封锁式
I/O
设施
►
支持文件锁和内存映射
►
支持基于
Perl
风格正则表达式的模式匹配设施
►
字符集编码器和译码器
为了支持这些新的功能,
nio
使用了两个新的概念:
信道
(channel)
信道是一个连接,可用于接收或发送数据,如文件和套接字。因为信道连接的是底层的物理设备,他可以直接支持设备的读
/
写,或提供文件锁。对于文件、管道、套接字都存在相应的信道类。可以把信道看成是数据流的替代品。信道没有包装类,提高了性能。
所有的信道类都位于
java.nio.channels
包中。
缓冲区
(buffer)
缓冲区是一个数据容器。可以把它看做内存中的一个大的数组,用来存储来自信道的同一类型的所有数据,因此,程序员可以使用字节、字符、整数等缓冲区。字节缓冲区提供必要的方法,可以提取或存入所有基本类型
(boolean
型除外
)
的数据。
类的核心是一块内存区,便于核心代码和
java
代码同时访问,核心代码可以直接访问它,
java
代码可以通过
API
访问它。
缓冲区基本上是一块内存区域,因而可以执行一些与内存有关的操作,如清除其中的内容,支持读写或只读操作等。
所有的
buffer
类都位于
java.nio
包中。
下面看如何使用它们:
使用信道
API
也是最多的,下面我们以文件信道为例介绍它。
获取文件信道
"r" 创建 RandomAccessFil的实例,则通过该实例的getChannel()方法所获得的通道将允许进行读取操作,如果使用模式
"rw" 创建实例,则获得的通道将允许进行读取和写入操作。
从信道读取数据
read(ByteBuffer dst)
将字节序列从此通道读入给定的缓冲区
read(ByteBuffer[] dsts)
将字节序列从此通道读入给定的缓冲区
read(ByteBuffer[] dsts, int offset, int length)
将字节序列从此通道读入给定缓冲区的子序列中
read(ByteBuffer dst, long position)
从给定的文件位置开始,从此通道读取字节序列,并写入给定的缓冲区
●
向信道写入数据
数据来源默认是字节缓冲区。
提供了四个
API
写入数据:
write(ByteBuffer src)
将字节序列从给定的缓冲区写入此通道
write(ByteBuffer[] srcs)
将字节序列从给定的缓冲区写入此通道
write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length)
将字节序列从给定缓冲区的子序列写入此通道
write(ByteBuffer src, long position)
从给定的文件位置开始,将字节序列从给定缓冲区写入此通道
● 使用文件锁
文件锁机制主要是在多线程同时读写某个文件资源时使用。
提供了两种加锁机制,lock和tryLock,两者的区别在于,lock是同步的,
● 使用内存映射
FileChannel
提供的的
API
为:
map(FileChannel.MapMode mode, long position, long size);
b.读 /写: 对得到的缓冲区的更改最终将传播到文件;该更改对映射到同一文件的其他程序不一定是可见的。 (
MapMode.READ_WRITE
)
: 对得到的缓冲区的更改不会传播到文件,并且该更改对映射到同一文件的其他程序也不是可见的;相反,会创建缓冲区已修改部分的专用副本。 (
MapMode.PRIVATE
)
2. 使用缓冲区
● 层次结构
所有缓冲区的基类都是Buffer,除Boolean类型外,其它数据类型都有对应的缓冲区类,
另有一个ByteOrder类,用来设置缓冲区的大小端顺序,即BigEndian或者是LittleEndian,
默认情况下是BigEndian。其层次结构图如下:
● 获取缓冲区对象
一共有两种类型的缓冲区,直接缓冲区和非直接缓冲区,两者区别在于直接缓冲区上的数据操作,
虚拟机将尽量使用本机I/O,并尽量避免使用中间缓冲区。判断一个缓冲区是否是直接缓冲区,
可以调用isDirect()方法。
有三种方式来获取一个缓冲区的对象:
a. 调用allocate()或者allocateDirect()方法直接分配,其中allocateDirect()
返回的是直接缓冲区。
b. 包装一个数组,如:
byte[] b = new byte[1024];
ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(b);
c. 内存映射,即调用FileChannel的map()方法。
● 缓冲区基本属性
这几个属性是每个缓冲区都有的并且是常用的操作。
a. 容量(capacity),缓冲区大小
b. 限制(limit),第一个不应被读取或写入的字节的索引,总是小于容量。
c. 位置(position),下一个被读取或写入的字节的索引,总是小于限制。
d. clear()方法:设置limit为capacity,position为0。
e. filp()方法:设置limit为当前position,然后设置position为0。
f. rewind()方法:保持limit不变,设置position为0。
● 缓冲区数据操作
操作包括了读取和写入数据两种。
读取数据使用get()及其系列方法,除boolean外,每一种类型包括了对应的get()方法,
如getInt(),getChar()等,get()方法用来读取字节,支持相对和绝对索引两种方式。
写入数据使用put()及其系列方法,和get()方法是对应的。
下面这个例子演示了如何使用缓冲区和信道:
package
nio;
import
java.io.FileInputStream;
import
java.io.FileOutputStream;
import
java.nio.ByteBuffer;
import
java.nio.channels.FileChannel;
public
class
BufferDemo
{
public static void main(String[] args) throws Exception{
//分配一个非直接缓冲区
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(100);
//向缓冲区写入0到100的字节制
for(int i = 0; i <100; i++){
byte b = (byte) (Math.random() * 100);
bb.put(b);
}
System.out.println("写入文件前的缓冲区数据");
bb.flip();
while(bb.hasRemaining())
System.out.print(bb.get() + " ");
System.out.println();
//获取一个关联到文件buffer.txt的信道
FileChannel fc = new FileOutputStream("buffer.txt").getChannel();
//将缓冲区数据写到文件中
bb.flip();
fc.write(bb);
//防止缓存
fc.force(true);
//关闭信道
fc.close();
bb = null;
fc = null;
//下面从文件中读取数据
fc = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
ByteBuffer bb2 = ByteBuffer.allocate((int) fc.size());
fc.read(bb2);
System.out.println("从文件读取的缓冲区数据");
bb2.flip();
while(bb2.hasRemaining())
System.out.print(bb2.get() + " ");
System.out.println();
fc.close();
bb2 = null;
fc = null;
}
}
3.视图缓冲区
上面我们的缓冲区都是基于字节的,像IntBuffer、LongBuffer等这些都可以调用ByteBuffer的
as***Buffer(***表示某个数据类型)得到,所以这种类型的缓冲区又被称为视图缓冲区(View Buffer),
视图缓冲区有以下特点:
a. 视图缓冲区有自己独立的position和limit,但它不是一个新的创建,只是原来字节缓冲区的一个逻辑缓冲区,字节缓冲区的任何修改都会影响视图缓冲区,反之亦然。
b. 视图缓冲区按照数据类型的大小进行索引,而不是字节顺序。
c. 也提供了put()和get()及其系列方法,用于数据的整块传输。
下面这个例子演示了视图缓冲区:
package
nio;
import
java.io.FileInputStream;
import
java.nio.ByteBuffer;
import
java.nio.IntBuffer;
import
java.nio.channels.FileChannel;
public
class
ViewBufferDemo
{
public static void main(String[] args) throws Exception{
//将文件内容读到缓冲区中
FileChannel fc = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate((int) fc.size());
fc.read(bb);
fc.close();
fc = null;
System.out.println("从文件读取的字节缓冲区数据");
bb.flip();
while(bb.hasRemaining())
System.out.print(bb.get() + " ");
System.out.println();
//获取视图缓冲区
bb.flip();
IntBuffer ib = bb.asIntBuffer();
System.out.println("将字节缓冲区作为整形缓冲区的数据");
while(ib.hasRemaining())
System.out.print(ib.get() + " ");
System.out.println();
bb = null;
ib = null;
}
}
4.映射内存缓冲区
调用信道的map()方法后,即可将文件的某一部分或全部映射到内存中,映射内存缓冲区是一
个直接缓冲区,继承自ByteBuffer,但相对于ByteBuffer,它有更多的优点:
a. 内存映射I/O是对信道/缓冲区技术的改进。 当传输大量的数据时,内存映射I/O
速度相对较快,这是因为它使用虚拟内存把文件传输到进程的地址空间中。
b. 映射内存也成为共享内存,因此可以用于相关进程(均映射同一文件)之间的整块数据
传输,这些进程甚至可以不必位于同一系统上,只要每个都可以访问同一文件即可。
c. 当对FileChannel执行映射操作,把文件映射到内存中时,得到的是一个连接到文件的
映射的字节缓冲区,这种映射的结果是,当输出缓冲区的内容时,数据将出现在文件中,
当读入缓冲区时,相当于得到文件中的数据。
下面这个例子演示了映射内存:
package nio;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class CopyFile {
public static void main(String[] args) throws Exception {
FileChannel fIChan, fOChan;
MappedByteBuffer mBuf;
fIChan = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
fOChan = new FileOutputStream("bufferTemp.txt").getChannel();
mBuf = fIChan.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, fIChan.size());
fOChan.write(mBuf);
fIChan.close();
fOChan.close();
fIChan = null;
fOChan = null;
mBuf = null;
}
}
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