Java-nio

一、NIO三大組件

NIO的三大組件分別是Channel，Buffer與Selector

Java NIO系統的核心在于：通道(Channel)和緩沖區(Buffer)。通道表示打開到 IO 設備(例如：文件、套接字)的連接。若需要使用 NIO 系統，需要獲取用于連接 IO 設備的通道以及用于容納數據的緩沖區。然后操作緩沖區，對數據進行處理

簡而言之，通道負責傳輸，緩沖區負責存儲

常見的Channel有以下四種，其中FileChannel主要用于文件傳輸，其余三種用于網絡通信

FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel

Buffer有以下幾種，其中使用較多的是ByteBuffer

ByteBuffer
- MappedByteBuffer
- DirectByteBuffer
- HeapByteBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer
CharBuffer

1、Selector

在使用Selector之前，處理socket連接還有以下兩種方法

1.使用多線程技術

為每個連接分別開辟一個線程，分別去處理對應的socke連接

這種方法存在以下幾個問題

內存占用高
- 每個線程都需要占用一定的內存，當連接較多時，會開辟大量線程，導致占用大量內存
線程上下文切換成本高
只適合連接數少的場景
- 連接數過多，會導致創建很多線程，從而出現問題

2.使用線程池技術

使用線程池，讓線程池中的線程去處理連接

這種方法存在以下幾個問題

阻塞模式下，線程僅能處理一個連接
- 線程池中的線程獲取任務（task）后，只有當其執行完任務之后（斷開連接后），才會去獲取并執行下一個任務
- 若socke連接一直未斷開，則其對應的線程無法處理其他socke連接
僅適合短連接場景
- 短連接即建立連接發送請求并響應后就立即斷開，使得線程池中的線程可以快速處理其他連接

3.使用選擇器

selector 的作用就是配合一個線程來管理多個 channel（fileChannel因為是阻塞式的，所以無法使用selector），獲取這些 channel 上發生的事件，這些 channel 工作在非阻塞模式下，當一個channel中沒有執行任務時，可以去執行其他channel中的任務。適合連接數多，但流量較少的場景

若事件未就緒，調用 selector 的 select() 方法會阻塞線程，直到 channel 發生了就緒事件。這些事件就緒后，select 方法就會返回這些事件交給 thread 來處理

2、ByteBuffer

使用案例

使用方式

向 buffer 寫入數據，例如調用 channel.read(buffer)
調用 flip() 切換至讀模式
- flip會使得buffer中的limit變為position，position變為0
從 buffer 讀取數據，例如調用 buffer.get()
調用 clear() 或者compact()切換至寫模式
- 調用clear()方法時position=0，limit變為capacity
- 調用compact()方法時，會將緩沖區中的未讀數據壓縮到緩沖區前面
重復以上步驟

使用ByteBuffer讀取文件中的內容

public class TestByteBuffer {public static void main(String[] args) {// 獲得FileChanneltry (FileChannel channel = new FileInputStream("stu.txt").getChannel()) {// 獲得緩沖區ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);int hasNext = 0;StringBuilder builder = new StringBuilder();while((hasNext = channel.read(buffer)) > 0) {// 切換模式 limit=position, position=0buffer.flip();// 當buffer中還有數據時，獲取其中的數據while(buffer.hasRemaining()) {builder.append((char)buffer.get());}// 切換模式 position=0, limit=capacitybuffer.clear();}System.out.println(builder.toString());} catch (IOException e) {}}
}

打印結果

核心屬性

0123456789abcdef

字節緩沖區的父類Buffer中有幾個核心屬性，如下

// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private int capacity;

capacity：緩沖區的容量。通過構造函數賦予，一旦設置，無法更改
limit：緩沖區的界限。位于limit 后的數據不可讀寫。緩沖區的限制不能為負，并且不能大于其容量
position：下一個讀寫位置的索引（類似PC）。緩沖區的位置不能為負，并且不能大于limit
mark：記錄當前position的值。position被改變后，可以通過調用reset() 方法恢復到mark的位置。

以上四個屬性必須滿足以下要求

mark <= position <= limit <= capacity

核心方法

ut()方法

put()方法可以將一個數據放入到緩沖區中。
進行該操作后，postition的值會+1，指向下一個可以放入的位置。capacity = limit ，為緩沖區容量的值。

flip()方法

flip()方法會切換對緩沖區的操作模式，由寫->讀 / 讀->寫
進行該操作后
- 如果是寫模式->讀模式，position = 0 ， limit 指向最后一個元素的下一個位置，capacity不變
- 如果是讀->寫，則恢復為put()方法中的值

get()方法

get()方法會讀取緩沖區中的一個值
進行該操作后，position會+1，如果超過了limit則會拋出異常
注意：get(i)方法不會改變position的值

如果想通過get方法重復讀取數據

可以調用rewind方法講position重新置為0
或者調用get(int i)方法獲取索引 i 的內容，它不會移動讀指針

rewind()方法

該方法只能在讀模式下使用
rewind()方法后，會恢復position、limit和capacity的值，變為進行get()前的值

clean()方法

clean()方法會將緩沖區中的各個屬性恢復為最初的狀態，position = 0, capacity = limit
此時緩沖區的數據依然存在，處于“被遺忘”狀態，下次進行寫操作時會覆蓋這些數據

mark()和reset()方法

mark()方法會將postion的值保存到mark屬性中
reset()方法會將position的值改為mark中保存的值

compact()方法

此方法為ByteBuffer的方法，而不是Buffer的方法

compact會把未讀完的數據向前壓縮，然后切換到寫模式
數據前移后，原位置的值并未清零，寫時會覆蓋之前的值

clear() VS compact()

clear只是對position、limit、mark進行重置，而compact在對position進行設置，以及limit、mark進行重置的同時，還涉及到數據在內存中拷貝（會調用arraycopy）。所以compact比clear更耗性能。但compact能保存你未讀取的數據，將新數據追加到為讀取的數據之后；而clear則不行，若你調用了clear，則未讀取的數據就無法再讀取到了

ByteBuffer.allocate() 與 ByteBuffer.allocateDirect()?

allocate()方法返回類型是? class java.nio .HeapByteBuffer

HeapByteBuffer?使用的是?java 堆內存，讀寫效率較低，受到GC的影響

allocateDirect()?方法返回類型是? class java.nio .DirectByteBuffer
DirectByteBuffer?使用的是直接內存，讀寫效率高(少一次拷貝)，不會受GC影響，但是分配的效率低（因為需要調用系統的分配內存相關接口），而且使用不當會造成內存泄漏

所以需要根據情況來判斷使用哪種方法進行模式切換

方法調用及演示

ByteBuffer調試工具類

需要先導入netty依賴

<dependency><groupId>io.netty</groupId><artifactId>netty-all</artifactId><version>4.1.51.Final</version>
</dependency>

創建一個工具類，便于觀察ByteBuffer的內部結構

import java.nio.ByteBuffer;import io.netty.util.internal.MathUtil;
import io.netty.util.internal.StringUtil;
import io.netty.util.internal.MathUtil.*;/*** @author qingm* @date 2024/1/12 15:59*/
public class ByteBufferUtil {private static final char[] BYTE2CHAR = new char[256];private static final char[] HEXDUMP_TABLE = new char[256 * 4];private static final String[] HEXPADDING = new String[16];private static final String[] HEXDUMP_ROWPREFIXES = new String[65536 >>> 4];private static final String[] BYTE2HEX = new String[256];private static final String[] BYTEPADDING = new String[16];static {final char[] DIGITS = "0123456789abcdef".toCharArray();for (int i = 0; i < 256; i++) {HEXDUMP_TABLE[i << 1] = DIGITS[i >>> 4 & 0x0F];HEXDUMP_TABLE[(i << 1) + 1] = DIGITS[i & 0x0F];}int i;// Generate the lookup table for hex dump paddingsfor (i = 0; i < HEXPADDING.length; i++) {int padding = HEXPADDING.length - i;StringBuilder buf = new StringBuilder(padding * 3);for (int j = 0; j < padding; j++) {buf.append("   ");}HEXPADDING[i] = buf.toString();}// Generate the lookup table for the start-offset header in each row (up to 64KiB).for (i = 0; i < HEXDUMP_ROWPREFIXES.length; i++) {StringBuilder buf = new StringBuilder(12);buf.append(StringUtil.NEWLINE);buf.append(Long.toHexString(i << 4 & 0xFFFFFFFFL | 0x100000000L));buf.setCharAt(buf.length() - 9, '|');buf.append('|');HEXDUMP_ROWPREFIXES[i] = buf.toString();}// Generate the lookup table for byte-to-hex-dump conversionfor (i = 0; i < BYTE2HEX.length; i++) {BYTE2HEX[i] = ' ' + StringUtil.byteToHexStringPadded(i);}// Generate the lookup table for byte dump paddingsfor (i = 0; i < BYTEPADDING.length; i++) {int padding = BYTEPADDING.length - i;StringBuilder buf = new StringBuilder(padding);for (int j = 0; j < padding; j++) {buf.append(' ');}BYTEPADDING[i] = buf.toString();}// Generate the lookup table for byte-to-char conversionfor (i = 0; i < BYTE2CHAR.length; i++) {if (i <= 0x1f || i >= 0x7f) {BYTE2CHAR[i] = '.';} else {BYTE2CHAR[i] = (char) i;}}}/*** 打印所有內容* @param buffer*/public static void debugAll(ByteBuffer buffer) {int oldlimit = buffer.limit();buffer.limit(buffer.capacity());StringBuilder origin = new StringBuilder(256);appendPrettyHexDump(origin, buffer, 0, buffer.capacity());System.out.println("+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+");System.out.printf("position: [%d], limit: [%d]\n", buffer.position(), oldlimit);System.out.println(origin);buffer.limit(oldlimit);}/*** 打印可讀取內容* @param buffer*/public static void debugRead(ByteBuffer buffer) {StringBuilder builder = new StringBuilder(256);appendPrettyHexDump(builder, buffer, buffer.position(), buffer.limit() - buffer.position());System.out.println("+--------+-------------------- read -----------------------+----------------+");System.out.printf("position: [%d], limit: [%d]\n", buffer.position(), buffer.limit());System.out.println(builder);}private static void appendPrettyHexDump(StringBuilder dump, ByteBuffer buf, int offset, int length) {if (MathUtil.isOutOfBounds(offset, length, buf.capacity())) {throw new IndexOutOfBoundsException("expected: " + "0 <= offset(" + offset + ") <= offset + length(" + length+ ") <= " + "buf.capacity(" + buf.capacity() + ')');}if (length == 0) {return;}dump.append("         +-------------------------------------------------+" +StringUtil.NEWLINE + "         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |" +StringUtil.NEWLINE + "+--------+-------------------------------------------------+----------------+");final int startIndex = offset;final int fullRows = length >>> 4;final int remainder = length & 0xF;// Dump the rows which have 16 bytes.for (int row = 0; row < fullRows; row++) {int rowStartIndex = (row << 4) + startIndex;// Per-row prefix.appendHexDumpRowPrefix(dump, row, rowStartIndex);// Hex dumpint rowEndIndex = rowStartIndex + 16;for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {dump.append(BYTE2HEX[getUnsignedByte(buf, j)]);}dump.append(" |");// ASCII dumpfor (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {dump.append(BYTE2CHAR[getUnsignedByte(buf, j)]);}dump.append('|');}// Dump the last row which has less than 16 bytes.if (remainder != 0) {int rowStartIndex = (fullRows << 4) + startIndex;appendHexDumpRowPrefix(dump, fullRows, rowStartIndex);// Hex dumpint rowEndIndex = rowStartIndex + remainder;for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {dump.append(BYTE2HEX[getUnsignedByte(buf, j)]);}dump.append(HEXPADDING[remainder]);dump.append(" |");// Ascii dumpfor (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {dump.append(BYTE2CHAR[getUnsignedByte(buf, j)]);}dump.append(BYTEPADDING[remainder]);dump.append('|');}dump.append(StringUtil.NEWLINE +"+--------+-------------------------------------------------+----------------+");}private static void appendHexDumpRowPrefix(StringBuilder dump, int row, int rowStartIndex) {if (row < HEXDUMP_ROWPREFIXES.length) {dump.append(HEXDUMP_ROWPREFIXES[row]);} else {dump.append(StringUtil.NEWLINE);dump.append(Long.toHexString(rowStartIndex & 0xFFFFFFFFL | 0x100000000L));dump.setCharAt(dump.length() - 9, '|');dump.append('|');}}public static short getUnsignedByte(ByteBuffer buffer, int index) {return (short) (buffer.get(index) & 0xFF);}
}

調用ByteBuffer的方法

public class TestByteBuffer {public static void main(String[] args) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);// 向buffer中寫入1個字節的數據buffer.put((byte)97);// 使用工具類，查看buffer狀態ByteBufferUtil.debugAll(buffer);// 向buffer中寫入4個字節的數據buffer.put(new byte[]{98, 99, 100, 101});ByteBufferUtil.debugAll(buffer);// 獲取數據buffer.flip();ByteBufferUtil.debugAll(buffer);System.out.println(buffer.get());System.out.println(buffer.get());ByteBufferUtil.debugAll(buffer);// 使用compact切換模式buffer.compact();ByteBufferUtil.debugAll(buffer);// 再次寫入buffer.put((byte)102);buffer.put((byte)103);ByteBufferUtil.debugAll(buffer);}
}

運行結果

// 向緩沖區寫入了一個字節的數據，此時postition為1
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [1], limit: [10]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 00 00 00 00 00 00 00 00 00                   |a.........      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+// 向緩沖區寫入四個字節的數據，此時position為5
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [10]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 62 63 64 65 00 00 00 00 00                   |abcde.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+// 調用flip切換模式，此時position為0，表示從第0個數據開始讀取
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [0], limit: [5]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 62 63 64 65 00 00 00 00 00                   |abcde.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
// 讀取兩個字節的數據             
97
98// position變為2             
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [2], limit: [5]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 62 63 64 65 00 00 00 00 00                   |abcde.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+// 調用compact切換模式，此時position及其后面的數據被壓縮到ByteBuffer前面去了
// 此時position為3，會覆蓋之前的數據             
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [3], limit: [10]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 63 64 65 64 65 00 00 00 00 00                   |cdede.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+// 再次寫入兩個字節的數據，之前的 0x64 0x65 被覆蓋         
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [10]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 63 64 65 66 67 00 00 00 00 00                   |cdefg.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+

字符串與ByteBuffer的相互轉換

方法一

編碼：字符串調用getByte方法獲得byte數組，將byte數組放入ByteBuffer中

解碼：先調用ByteBuffer的flip方法，然后通過StandardCharsets的decoder方法解碼

public class Translate {public static void main(String[] args) {// 準備兩個字符串String str1 = "hello";String str2 = "";ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.allocate(16);// 通過字符串的getByte方法獲得字節數組，放入緩沖區中buffer1.put(str1.getBytes());ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);// 將緩沖區中的數據轉化為字符串// 切換模式buffer1.flip();// 通過StandardCharsets解碼，獲得CharBuffer，再通過toString獲得字符串str2 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();System.out.println(str2);ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);}
}

運行結果

+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [16]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |hello...........|
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
hello
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [5]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |hello...........|
+--------+-------------------------------------------------+----------------+Copy

方法二

編碼：通過StandardCharsets的encode方法獲得ByteBuffer，此時獲得的ByteBuffer為讀模式，無需通過flip切換模式

解碼：通過StandardCharsets的decoder方法解碼

public class Translate {public static void main(String[] args) {// 準備兩個字符串String str1 = "hello";String str2 = "";// 通過StandardCharsets的encode方法獲得ByteBuffer// 此時獲得的ByteBuffer為讀模式，無需通過flip切換模式ByteBuffer buffer1 = StandardCharsets.UTF_8.encode(str1);ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);// 將緩沖區中的數據轉化為字符串// 通過StandardCharsets解碼，獲得CharBuffer，再通過toString獲得字符串str2 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();System.out.println(str2);ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);}
}

運行結果

+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [0], limit: [5]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
hello
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [5]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+Copy

方法三

編碼：字符串調用getByte()方法獲得字節數組，將字節數組傳給ByteBuffer的wrap()方法，通過該方法獲得ByteBuffer。同樣無需調用flip方法切換為讀模式

解碼：通過StandardCharsets的decoder方法解碼

public class Translate {public static void main(String[] args) {// 準備兩個字符串String str1 = "hello";String str2 = "";// 通過StandardCharsets的encode方法獲得ByteBuffer// 此時獲得的ByteBuffer為讀模式，無需通過flip切換模式ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.wrap(str1.getBytes());ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);// 將緩沖區中的數據轉化為字符串// 通過StandardCharsets解碼，獲得CharBuffer，再通過toString獲得字符串str2 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();System.out.println(str2);ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);}
}

運行結果

+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [0], limit: [5]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
hello
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [5]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+

粘包與半包

現象

網絡上有多條數據發送給服務端，數據之間使用 \n 進行分隔
但由于某種原因這些數據在接收時，被進行了重新組合，例如原始數據有3條為

Hello,world\n
I’m Nyima\n
How are you?\n

變成了下面的兩個 byteBuffer (粘包，半包)

Hello,world\nI’m Nyima\nHo
w are you?\n

出現原因

粘包

發送方在發送數據時，并不是一條一條地發送數據，而是將數據整合在一起，當數據達到一定的數量后再一起發送。這就會導致多條信息被放在一個緩沖區中被一起發送出去

半包

接收方的緩沖區的大小是有限的，當接收方的緩沖區滿了以后，就需要將信息截斷，等緩沖區空了以后再繼續放入數據。這就會發生一段完整的數據最后被截斷的現象

解決辦法

通過get(index)方法遍歷ByteBuffer，遇到分隔符時進行處理。注意：get(index)不會改變position的值
- 記錄該段數據長度，以便于申請對應大小的緩沖區
- 將緩沖區的數據通過get()方法寫入到target中
調用compact方法切換模式，因為緩沖區中可能還有未讀的數據

public class ByteBufferDemo {public static void main(String[] args) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(32);// 模擬粘包+半包buffer.put("Hello,world\nI'm Nyima\nHo".getBytes());// 調用split函數處理split(buffer);buffer.put("w are you?\n".getBytes());split(buffer);}private static void split(ByteBuffer buffer) {// 切換為讀模式buffer.flip();for(int i = 0; i < buffer.limit(); i++) {// 遍歷尋找分隔符// get(i)不會移動positionif (buffer.get(i) == '\n') {// 緩沖區長度int length = i+1-buffer.position();ByteBuffer target = ByteBuffer.allocate(length);// 將前面的內容寫入target緩沖區for(int j = 0; j < length; j++) {// 將buffer中的數據寫入target中target.put(buffer.get());}// 打印查看結果ByteBufferUtil.debugAll(target);}}// 切換為寫模式，但是緩沖區可能未讀完，這里需要使用compactbuffer.compact();}
}

運行結果

+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [12], limit: [12]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 48 65 6c 6c 6f 2c 77 6f 72 6c 64 0a             |Hello,world.    |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [10], limit: [10]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 49 27 6d 20 4e 79 69 6d 61 0a                   |I'm Nyima.      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [13], limit: [13]+-------------------------------------------------+|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 48 6f 77 20 61 72 65 20 79 6f 75 3f 0a          |How are you?.   |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+

二、文件編程

1、FileChannel

工作模式

FileChannel只能在阻塞模式下工作，所以無法搭配Selector

獲取

不能直接打開 FileChannel，必須通過 FileInputStream、FileOutputStream 或者 RandomAccessFile 來獲取 FileChannel，它們都有 getChannel 方法

通過 FileInputStream 獲取的 channel?只能讀
通過 FileOutputStream 獲取的 channel?只能寫
通過 RandomAccessFile 是否能讀寫根據構造 RandomAccessFile 時的讀寫模式決定

讀取

通過 FileInputStream 獲取channel，通過read方法將數據寫入到ByteBuffer中

read方法的返回值表示讀到了多少字節，若讀到了文件末尾則返回-1

int readBytes = channel.read(buffer);Copy

可根據返回值判斷是否讀取完畢

while(channel.read(buffer) > 0) {// 進行對應操作...
}

寫入

因為channel也是有大小的，所以 write 方法并不能保證一次將 buffer 中的內容全部寫入 channel。必須需要按照以下規則進行寫入
?

// 通過hasRemaining()方法查看緩沖區中是否還有數據未寫入到通道中
while(buffer.hasRemaining()) {channel.write(buffer);
}

關閉

通道需要close，一般情況通過try-with-resource進行關閉，最好使用以下方法獲取strea以及channel，避免某些原因使得資源未被關閉
?

public class TestChannel {public static void main(String[] args) throws IOException {try (FileInputStream fis = new FileInputStream("stu.txt");FileOutputStream fos = new FileOutputStream("student.txt");FileChannel inputChannel = fis.getChannel();FileChannel outputChannel = fos.getChannel()) {// 執行對應操作...}}
}

位置

position

channel也擁有一個保存讀取數據位置的屬性，即position

long pos = channel.position();

可以通過position(int pos)設置channel中position的值

long newPos = ...;
channel.position(newPos);

設置當前位置時，如果設置為文件的末尾

這時讀取會返回 -1
這時寫入，會追加內容，但要注意如果 position 超過了文件末尾，再寫入時在新內容和原末尾之間會有空洞（00）

強制寫入

操作系統出于性能的考慮，會將數據緩存，不是立刻寫入磁盤，而是等到緩存滿了以后將所有數據一次性的寫入磁盤。可以調用?force(true)?方法將文件內容和元數據（文件的權限等信息）立刻寫入磁盤

Java-nio

一、NIO三大組件

1、Selector

1.使用多線程技術

2.使用線程池技術

3.使用選擇器

2、ByteBuffer

使用案例

使用方式

核心屬性

核心方法

ut()方法

flip()方法

get()方法

rewind()方法

clean()方法

mark()和reset()方法

compact()方法

clear() VS compact()

ByteBuffer.allocate() 與 ByteBuffer.allocateDirect()?

方法調用及演示

ByteBuffer調試工具類

調用ByteBuffer的方法

字符串與ByteBuffer的相互轉換

方法一

方法二

方法三

粘包與半包

現象

出現原因

解決辦法

二、文件編程

1、FileChannel

工作模式

獲取

讀取

寫入

關閉

位置

強制寫入

相關文章