IO/NIO — NIO

- - - 一、相关概念
    - - 1、阻塞和非阻塞
      - 2、同步和异步
      - 3、IO模型
    - 二、NIO的使用
    - - 1、NIO优点
      - 2、Channel（通道）
      - 3、Buffer（缓冲区）
      - 4、Selector（多路复用器）
      - 5、使用示例
    - 三、jdk1.7的 NIO（改进）
    - - 1、 Path、Paths和Files工具类
      - 2、Files工具类常用方法
      - 3、使用示例

相比于之前讲的输入流、输出流、缓冲流等传统IO，jdk1.4提供的NIO在效率上会更高，jdk1.7时，提供了Files工具类，支持异步Channel的IO，效率更高

区别：IO面向流，NIO面向缓冲区

一、相关概念 1、阻塞和非阻塞

阻塞：线程访问资源时，资源未准备好，持续等待
非阻塞：线程访问资源时，资源未准备好，直接相应，不会等待

2、同步和异步

同步：访问数据时，主动请求并等待IO操作完成
异步：访问数据时，请求后可以继续处理其他任务

3、IO模型

传统BIO模型

同步阻塞，IO在执行读写时，线程被阻塞，等待读写完成
伪异步IO模型

和同步阻塞类似，加入了线程池维护IO现在，效率相对BIO更高
NIO模型

是一种同步非阻塞IO，面向缓冲区进行操作，单个线程通过Selector(多路复用器)监听多个通道事件，实现高效

二、NIO的使用 1、NIO优点

通过注册Channel到Selector上的状态来实现客户端与服务端的通信
Channel中数据的读取是通过Buffer，是一种非阻塞的读取方式（轮询看数据准备好没）
Selector多路复用器，单线程，线程资源开销小

2、Channel（通道）

区别于IO中读取数据时，会发生阻塞等待数据，NIO的Channel对象可以通过不同的阻塞行为，判断进行相应的操作，实现非阻塞通道

Channel`是双向的，可以读也可以写

Channel接口的相关实现类

FileChannel：支持文件操作

Pipe.SinkChannel、Pipe.SourceChannel：支持线程间通信

ServerSocketChannel：支持TCP网络通信

DategramChannel：支持UDP网络通信
创建方法：

根据流节点（如InputStream、OutputStream）的getChannel()方法来返回对应的 Channel（如FileChannel等）
常用方法：

map()：用于将 Channel 对应的部分或全部数据映射成ByteBuffer

read()：从 Buffer 读入数据

write():从 Buffer 写入数据

3、Buffer（缓冲区）

是一个缓冲区，也是一个容器，像一个数组，可以保存多个同类型数据在Channel读写数据时，中间需要经过Buffer

Buffer的使用

3个重要概念：

容量（capacity）：Buffer的最大数据容量，创建后不能改变

界限（limit）：位于limit后的区域，不能被读写

位置（position）：指明下一个被读或者被写入的位置索引

当 Buffer 装入数据结束，调用flip()方法，让指针复位，即上图已经读写区域清除，为输出数据做准备
当 Buffer 输出数据结束，调用clear()方法，将整个区域设为尚未读写区域，为再次向 Buffer 中装入数据做准备（数据并未清除）

4、Selector（多路复用器）

和 Channel 相互配合使用，可以监听 Channel 的四种状态，监听到对应的状态时，才允许对 Channel进行相应的操作

Read：可读
Write：可写
Connect：客户端连接成功
Accept：准备好进行连接

5、使用示例

读取文件

public static void main(String[] args) throws IOException{
    File fiel = new File("test.txt");
    // 创建一个文件输入流，并获得文件输入流对应的管道
    FileChannel inChannel = new FileInputStream(file).getChannel();
    // 创建一个字节缓冲区（Channel的读取都要通过缓冲区完成）
    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
    // 将数据写入缓冲区
    int readCount = inChannel.read(buf);
    while((fileChannel.read(buf)) > -1){
        // 装入数据完成，让指针复位，为输出数据做准备
        buf.flip();
        while(bug.hasRemaining()){
            // 打印
            System.out.print((char)buf.get())
        }
        // 清除缓冲区之前数据，复位标记位为0，配合 filp()使用
        buf.compact();
    }
}

三、jdk1.7的 NIO（改进）

提供了全面的文件IO和文件系统访问

基于异步Channel的IO

1、 Path、Paths和Files工具类

Path：该接口代表一个与平台无关的平台路径
Paths：获取Path对象
Files：操作文件的工具类

2、Files工具类常用方法

readAllBytes(Path p)：获取文件内容（byte）

该方法可以和String(byte[] b, String utf-f)一起使用，转字符串
write(Path p, String)：将 String 写入到 p 文件中
copy(Path p, OutputStream out)：将p文件内容复制到输出流 out 的文件中（源码里调了copy(in, out)，一个输入流，一个输出流）
delete(Path p)：将 p 文件删除

3、使用示例

获取文件内容

public static void main(String[] args){
    // 文件路径
    Path p = Paths.get("test.txt");
    // 读取 test.txt 文件的内容，放到 byte数组中
    byte[] byt = Files.readAllBytes(p);
    // 将字节数组转字符串并打印
    System.out.print(new String(byt, "utf8"));
}

文件复制

public static void main(String[] args){
    // 文件路径
    Path p = Paths.get("test.txt");
    // 字符输出流
    FileOutputStream out = new FileOutputStream("newTest.txt");
    // 将 test.txt 复制到 newTest.txt
    Files.copy(p, out);
}

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