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這篇文章主要介紹Java NIO是什么，文中介紹的非常詳細(xì)，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們一定要看完！
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Java NIO主要需要理解緩沖區(qū)、通道、選擇器三個(gè)核心概念，作為對Java I/O的補(bǔ)充， 以提升大批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>
學(xué)習(xí)NIO之前最好能有基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)編程知識(shí)
Java I/O流
Java 網(wǎng)絡(luò)編程
Java NIO：緩沖區(qū)
通道(Channel)作為NIO的三大核心概念之一(緩沖區(qū)、通道、選擇器)，用于在字節(jié)緩沖區(qū)與位于通道另一側(cè)的實(shí)體（文件或者套接字）之間有效的傳輸數(shù)據(jù)（核心是傳輸數(shù)據(jù)）
NIO編程的一般模式是：把數(shù)據(jù)填充到發(fā)送字節(jié)緩沖區(qū) --> 通過通道發(fā)送到通道對端文件或者套接字
通道基礎(chǔ)
使用Channel的目的是進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用前需要打開通道、使用后需要關(guān)閉通道
打開通道
我們知道I/O有兩大類：File IO和 Stream I/O，其對應(yīng)到通道也就有文件通道（FileChannel）和套接字通道(SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel)兩種
對于套接字通道，使用靜態(tài)工廠方法打開
SocketChannel sc = SocketChannel.open(); ServerSocketChannel sc = ServerSocketChannel.open(); DatagramChannel sc = DatagramChannel.open();
對于文件通道只能通過對一個(gè)RandomAccessFile、FileInputStream、FileOutputStream對象調(diào)用getChannel()方法獲取
FileInputStream in = new FileInputStream("/tmp/a.txt");
FileChannel fc = in.getChannel();使用通道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸
下段代碼首先將要寫入的數(shù)據(jù)放到ByteBuffer中， 然后打開文件通道，把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)放到文件通道。
//準(zhǔn)備數(shù)據(jù)并放入字節(jié)緩沖區(qū)
ByteBuffer bf = ByteBuffer.allocate(1024);
bf.put("i am cool".getBytes());
bf.flip();
//打開文件通道
FileOutputStream out = new FileOutputStream("/tmp/a.txt");
FileChannel fc = out.getChannel();
//數(shù)據(jù)傳輸
fc.write(bf);
//關(guān)閉通道
fc.close();關(guān)閉通道
如同Socket、FileInputStream等對象使用完畢之后需要關(guān)閉一樣， 通道使用之后也需要關(guān)閉。一個(gè)打開的通道代表與一個(gè)特定I/O服務(wù)的特定連接并封裝該連接的狀態(tài)，通道關(guān)閉時(shí)連接丟失，不再連接任何東西。
阻塞 & 非阻塞模式
通道有阻塞和非阻塞兩種運(yùn)行模式，非阻塞模式的通道永遠(yuǎn)不會(huì)休眠，請求的操作要么立即完成，要么返回一個(gè)結(jié)果表明未進(jìn)行任何操作（具體看Socket通道處的描述）。只有面向流的通道可使用非阻塞模式
文件通道
文件通道用于對文件進(jìn)行訪問， 通過對一個(gè)RandomAccessFile、FileInputStream、FileOutputStream對象調(diào)用getChannel()方法獲取。調(diào)用getChannel方法返回一個(gè)連接到相同文件的FileChannel對象，該FileChannel對象具有與file對象相同的訪問權(quán)限。
文件訪問
使用文件通道的目的還是對文件進(jìn)行讀寫操作，通道的讀寫api如下：
public abstract int read(ByteBuffer dst) throws IOException; public abstract int write(ByteBuffer src) throws IOException;
下面是一段讀取文件的Demo
//打開文件channel
RandomAccessFile f = new RandomAccessFile("/tmp/a.txt", "r");
FileChannel fc = f.getChannel();
//從channel中讀取數(shù)據(jù)，直到文件尾
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(1024);
while (fc.read(bb) != -1) {
;
}
//翻轉(zhuǎn)（讀之前需要先進(jìn)行翻轉(zhuǎn)）
bb.flip();
StringBuilder builder = new StringBuilder();
//把每一個(gè)字節(jié)轉(zhuǎn)為字符（ascii編碼）
while (bb.hasRemaining()) {
builder.append((char) bb.get());
}
System.out.println(builder.toString());上面這個(gè)demo有個(gè)問題：我們只能讀取字節(jié)， 然后由應(yīng)用程序去解碼，這個(gè)問題我們可以通過工具類Channels將通道包裝成Reader和Writer來解決；當(dāng)然我們也可以直接使用Java I/O流模式的Reader和Writer操作字符
文件通道位置與文件空洞
文件通道位置(position)就是普通文件的位置, position的值決定了文件中哪個(gè)位置的數(shù)據(jù)接下來將被讀或者寫
讀取超出文件尾部位置的數(shù)據(jù)會(huì)返回-1（文件EOF）
往一個(gè)超出文件尾部的位置寫入數(shù)據(jù)會(huì)造成文件空洞：比如一個(gè)文件現(xiàn)在有10個(gè)字節(jié)， 但是此時(shí)往position=20 處寫入數(shù)據(jù)就會(huì)造成10～20之間的位置是沒有數(shù)據(jù)的，這就是文件空洞
force操作
force操作強(qiáng)制通道將全部修改立即應(yīng)用到磁盤文件（防止系統(tǒng)宕機(jī)導(dǎo)致修改丟失）
public abstract void force(boolean metaData) throws IOException;
內(nèi)存文件映射
FileChannel提供了一個(gè)map()方法，該方法可以在一個(gè)打開的文件和特殊類型的ByteBuffer(MappedByteBuffer)之間建立一個(gè)虛擬內(nèi)存映射。
因?yàn)閙ap方法返回的MappedByteBuffer對象是直接緩沖區(qū)，所以通過MappedByteBuffer來操作文件非常高效（尤其是大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r）
MappedByteBuffer的使用
通過MappedByteBuffer讀取文件
FileInputStream in = new FileInputStream("/tmp/a.txt");
FileChannel fc = in.getChannel();
MappedByteBuffer mbb = fc.map(MapMode.READ_ONLY, 0, fc.size());
StringBuilder builder = new StringBuilder();
while (mbb.hasRemaining()) {
builder.append((char) mbb.get());
}
System.out.println(builder.toString());MappedByteBuffer的三種模式
READ_ONLY
READ_WRITE
PRIVATE
只讀和讀寫模式都好理解，PRIVATE模式下寫操作寫的是一個(gè)臨時(shí)緩沖區(qū)，不會(huì)真正去寫文件。（寫時(shí)拷貝思想）
Socket通道
Socket 通道可以運(yùn)行在非阻塞模式且是可選擇的，這兩點(diǎn)使得對于網(wǎng)絡(luò)編程我們不再需要為每個(gè)Socket連接創(chuàng)建一個(gè)線程，而是使用一個(gè)線程即可管理成百上千的Socket連接。
所有的Socket通道在實(shí)例化的時(shí)候都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)對象的Socket對象， Socket通道并不負(fù)責(zé)協(xié)議相關(guān)的操作， 協(xié)議相關(guān)的操作都委派給對等socket對象（如SocketChannel對象委派給Socket對象）
非阻塞模式
相較于傳統(tǒng)Java Socket的阻塞模式，SocketChannel提供了非阻塞模式，以構(gòu)建高性能的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序
非阻塞模式下，幾乎所有的操作都是立刻返回的。比如下面的SocketChannel運(yùn)行在非阻塞模式下，connect操作會(huì)立即返回，如果success為true代表連接已經(jīng)建立成功了， 如果success為false, 代表連接還在建立中（tcp連接需要一些時(shí)間）。
//打開Socket通道 SocketChannel ch = SocketChannel.open(); //非阻塞模式 ch.configureBlocking(false); //連接服務(wù)器 boolean success = ch.connect(InetSocketAddress.createUnresolved("127.0.0.1", 7001)); //輪訓(xùn)連接狀態(tài)， 如果連接還未建立就可以做一些別的工作 while (!ch.finishConnect()){ //dosomething else } //連接建立， 做正事 //do something;
ServerSocketChannel
ServerSocketChannel與ServerSocket類似，只是可以運(yùn)行在非阻塞模式下
下為一個(gè)通過ServerSocketChannel構(gòu)建服務(wù)器的簡單例子，主要體現(xiàn)了非阻塞模式，核心思想與ServerSocket類似
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
ssc.configureBlocking(false);
ssc.bind(new InetSocketAddress(7001));
while (true){
SocketChannel sc = ssc.accept();
if(sc != null){
handle(sc);
}else {
Thread.sleep(1000);
}
}SocketChannel 與 DatagramChannel
SocketChannel 對應(yīng) Socket， 模擬TCP協(xié)議；DatagramChannel對應(yīng)DatagramSocket, 模擬UDP協(xié)議
二者的使用與SeverSocketChannel大同小異，看API即可
工具類
文體通道那里我們提到過， 通過只能操作字節(jié)緩沖區(qū)， 編解碼需要應(yīng)用程序自己實(shí)現(xiàn)。如果我們想在通道上直接操作字符，我們就需要使用工具類Channels，工具類Channels提供了通道與流互相轉(zhuǎn)換、通道轉(zhuǎn)換為閱讀器書寫器的能力，具體API入下
//通道 --> 輸入輸出流 public static OutputStream newOutputStream(final WritableByteChannel ch); public static InputStream newInputStream(final AsynchronousByteChannel ch); //輸入輸出流 --> 通道 public static ReadableByteChannel newChannel(final InputStream in); public static WritableByteChannel newChannel(final OutputStream out); //通道 --> 閱讀器書寫器 public static Reader newReader(ReadableByteChannel ch, String csName); public static Writer newWriter(WritableByteChannel ch, String csName);
通過將通道轉(zhuǎn)換為閱讀器、書寫器我們就可以直接在通道上操作字符。
RandomAccessFile f = new RandomAccessFile("/tmp/a.txt", "r");
FileChannel fc = f.getChannel();
//通道轉(zhuǎn)換為閱讀器，UTF-8編碼
Reader reader = Channels.newReader(fc, "UTF-8");
int i = 0, s = 0;
char[] buff = new char[1024];
while ((i = reader.read(buff, s, 1024 - s)) != -1) {
s += i;
}
for (i = 0; i < s; i++) {
System.out.print(buff[i]);
}總結(jié)
通道主要分為文件通道和套接字通道。
對于文件操作：如果是大文件使用通道的文件內(nèi)存映射特性（MappedByteBuffer）來有利于提升傳輸性能， 否則我更傾向傳統(tǒng)的I/O流模式（字符API）；對于套接字操作， 使用通道可以運(yùn)行在非阻塞模式并且是可選擇的，利于構(gòu)建高性能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。
以上是Java NIO是什么的所有內(nèi)容，感謝各位的閱讀！希望分享的內(nèi)容對大家有幫助，更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道！
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