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java 基础--NIO(4)

發布時間：2025/4/16 编程问答 43 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 java 基础--NIO(4) 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

? ? ? Java? ? NIO?? 1.? ? ?Java NIO（New IO）是從Java 1.4版本開始引入的一個新的IO API，可以替代標準的Java?IO? ?API NIO與原來的IO? ? ?有同樣的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向緩沖區的、基于通道的IO操作。 NIO將以更加高效的方式進行文件的讀寫操作 2. NIO 和 IO? 區別

3.? ? 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。

4.? ? ?緩沖區（Buffer）：一個用于特定基本數據類型的容器。由 java.nio 包定義的，所有緩沖區都是 Buffer 抽象類的子類。

? ? ? ? Java NIO 中的 Buffer 主要用于與 NIO 通道進行交互，數據是從通道讀入緩沖區，從緩沖區寫入通道中的。

5 .? Buffer 就像一個數組，可以保存多個相同類型的數據。根據數據類型不同(boolean 除外) ，

? ? ? ? ? ? ?有以下 Buffer 常用子類：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ByteBuffer

? ? ? ? ? ? ? ? ? CharBuffer

? ? ? ? ? ? ? ? ? ShortBuffer

? ? ? ? ? ? ? ? ? IntBuffer

? ? ? ? ? ? ? ? ? LongBuffer

? ? ? ? ? ? ? ? ? FloatBuffer

? ? ? ? ? ? ? ? ?? DoubleBuffer

? ? ? ? ? ? 上述 Buffer 類他們都采用相似的方法進行管理數據，只是各自管理的數據類型不同而已。都是通過如下方法獲取一個 Buffer 對象：

? ? ? ? ? ? ? ? ?static XxxBuffer allocate(int capacity) : 創建一個容量為 capacity 的 XxxBuffer 對象

6.? 緩沖區的基本屬性

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Buffer 中的重要概念：

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 容量 (capacity) ：表示 Buffer 最大數據容量，緩沖區容量不能為負，并且創建后不能更改。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 限制 (limit)：第一個不應該讀取或寫入的數據的索引，即位于 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。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 位置 (position)：下一個要讀取或寫入的數據的索引。緩沖區的位置不能為負，并且不能大于其限制

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 標記 (mark)與重置 (reset)：標記是一個索引，通過 Buffer 中的 mark() 方法指定 Buffer 中一個特定的 position，之后可以通過調用 reset() 方法恢復到這個 position.

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 標記、位置、限制、容量遵守以下不變式： 0 <= mark <= position <= limit <= capacity

7.? 緩沖區的數據操作

? ? ? ? ?? Buffer 所有子類提供了兩個用于數據操作的方法：get() 與 put() 方法

? ? ? ? ? ? 獲取 Buffer 中的數據 get() ：讀取單個字節 get(byte[] dst)：批量讀取多個字節到 dst 中 get(int index)：讀取指定索引位置的字節(不會移動 position)

? ? ? ? ? ?? 放入數據到 Buffer 中 put(byte b)：將給定單個字節寫入緩沖區的當前位置 put(byte[] src)：將 src 中的字節寫入緩沖區的當前位置 put(int index, byte b)：

? ? ? ? ? 將指定字節寫入緩沖區的索引位置(不會移動 position)

8.? ? ? ? ? 直接與非直接緩沖區

? ? ? ? ? ? ? ? ?? 字節緩沖區要么是直接的，要么是非直接的。如果為直接字節緩沖區，則 Java 虛擬機會盡最大努力直接在此緩沖區上執行本機 I/O 操作。也就是說，在每次調用基礎操作系統的一個本機 I/O? ? ? ?操作之前? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （或? 之后），虛擬機都會盡量避免將緩沖區的內容復制到中間緩沖區中（或從中間緩沖區中復制內容）。

? ? ? ? ? ? ? ? ? 直接字節緩沖區可以通過調用此類的 allocateDirect() 工廠方法來創建。此方法返回的緩沖區進行分配和取消分配所需成本通常高于非直接緩沖區。直接緩沖區的內容可以駐留在常規的垃圾回收堆之外，因? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 此，它們對應用程序的內存需求量造成的影響可能并不明顯。所以，建議將直接緩沖區主要分配給那些易受基礎系統的本機 I/O 操作影響的大型、持久的緩沖區。一般情況下，最好僅在直接緩沖區能在程? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 序性能方面帶來明顯好處時分配它們。?

? ? ? ? ? ? ? ? ? 直接字節緩沖區還可以通過 FileChannel 的 map() 方法將文件區域直接映射到內存中來創建。該方法返回 MappedByteBuffer 。Java 平臺的實現有助于通過 JNI 從本機代碼創建直接字節緩沖區。如果以上? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?這些緩沖區中的某個緩沖區實例指的是不可訪問的內存區域，則試圖訪問該區域不會更改該緩沖區的內容，并且將會在訪問期間或稍后的某個時間導致拋出不確定的異常。

? ? ? ? ? ? ? ? ? 字節緩沖區是直接緩沖區還是非直接緩沖區可通過調用其 isDirect() 方法來確定。提供此方法是為了能夠在性能關鍵型代碼中執行顯式緩沖區管理。

9? ? 通道（Channel）：由 java.nio.channels 包定義的。Channel 表示 IO 源與目標打開的連接。 Channel 類似于傳統的“流”。只不過 Channel 本身不能直接訪問數據，Channel 只能與 Buffer 進行交互。

10.?Java 為 Channel 接口提供的最主要實現類如下：

? ? ? ? ? ? ? ? ?FileChannel：用于讀取、寫入、映射和操作文件的通道。

? ? ? ? ? ? ? ??DatagramChannel：通過 UDP 讀寫網絡中的數據通道。

? ? ? ? ? ? ? ?SocketChannel：通過 TCP 讀寫網絡中的數據。

? ? ? ? ? ? ? ??ServerSocketChannel：可以監聽新進來的 TCP 連接，對每一個新進來的連接都會創建一個 SocketChannel。

package com.atguigu.nio;import java.nio.ByteBuffer;import org.junit.Test;/** 一、緩沖區（Buffer）：在 Java NIO 中負責數據的存取。緩沖區就是數組。用于存儲不同數據類型的數據* * 根據數據類型不同（boolean 除外），提供了相應類型的緩沖區：* ByteBuffer* CharBuffer* ShortBuffer* IntBuffer* LongBuffer* FloatBuffer* DoubleBuffer* * 上述緩沖區的管理方式幾乎一致，通過 allocate() 獲取緩沖區* * 二、緩沖區存取數據的兩個核心方法：* put() : 存入數據到緩沖區中* get() : 獲取緩沖區中的數據* * 三、緩沖區中的四個核心屬性：* capacity : 容量，表示緩沖區中最大存儲數據的容量。一旦聲明不能改變。* limit : 界限，表示緩沖區中可以操作數據的大小。（limit 后數據不能進行讀寫）* position : 位置，表示緩沖區中正在操作數據的位置。* * mark : 標記，表示記錄當前 position 的位置。可以通過 reset() 恢復到 mark 的位置* * 0 <= mark <= position <= limit <= capacity* * 四、直接緩沖區與非直接緩沖區：* 非直接緩沖區：通過 allocate() 方法分配緩沖區，將緩沖區建立在 JVM 的內存中* 直接緩沖區：通過 allocateDirect() 方法分配直接緩沖區，將緩沖區建立在物理內存中。可以提高效率*/ public class TestBuffer {@Testpublic void test3(){//分配直接緩沖區ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);System.out.println(buf.isDirect());}@Testpublic void test2(){String str = "abcde";ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);buf.put(str.getBytes());buf.flip();byte[] dst = new byte[buf.limit()];buf.get(dst, 0, 2);System.out.println(new String(dst, 0, 2));System.out.println(buf.position());//mark() : 標記 buf.mark();buf.get(dst, 2, 2);System.out.println(new String(dst, 2, 2));System.out.println(buf.position());//reset() : 恢復到 mark 的位置 buf.reset();System.out.println(buf.position());//判斷緩沖區中是否還有剩余數據if(buf.hasRemaining()){//獲取緩沖區中可以操作的數量 System.out.println(buf.remaining());}} /* ab 2 cd 4 2 3*/@Testpublic void test1(){String str = "abcde";//1. 分配一個指定大小的緩沖區ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);System.out.println("-----------------allocate()----------------");System.out.println(buf.position());System.out.println(buf.limit());System.out.println(buf.capacity());//2. 利用 put() 存入數據到緩沖區中 buf.put(str.getBytes());System.out.println("-----------------put()----------------");System.out.println(buf.position());System.out.println(buf.limit());System.out.println(buf.capacity());//3. 切換讀取數據模式 buf.flip();System.out.println("-----------------flip()----------------");System.out.println(buf.position());System.out.println(buf.limit());System.out.println(buf.capacity());//4. 利用 get() 讀取緩沖區中的數據byte[] dst = new byte[buf.limit()];buf.get(dst);System.out.println(new String(dst, 0, dst.length));System.out.println("-----------------get()----------------");System.out.println(buf.position());System.out.println(buf.limit());System.out.println(buf.capacity());//5. rewind() : 可重復讀 buf.rewind();System.out.println("-----------------rewind()----------------");System.out.println(buf.position());System.out.println(buf.limit());System.out.println(buf.capacity());//6. clear() : 清空緩沖區. 但是緩沖區中的數據依然存在，但是處于“被遺忘”狀態 buf.clear();System.out.println("-----------------clear()----------------");System.out.println(buf.position());System.out.println(buf.limit());System.out.println(buf.capacity());System.out.println((char)buf.get());} /*-----------------allocate()---------------- 0 1024 1024 -----------------put()---------------- 5 1024 1024 -----------------flip()---------------- 0 5 1024 abcde -----------------get()---------------- 5 5 1024 -----------------rewind()---------------- 0 5 1024 -----------------clear()---------------- 0 1024 1024 a*/ } TestBuffer package com.atguigu.nio;import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.io.RandomAccessFile; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.CharBuffer; import java.nio.MappedByteBuffer; import java.nio.channels.FileChannel; import java.nio.channels.FileChannel.MapMode; import java.nio.charset.CharacterCodingException; import java.nio.charset.Charset; import java.nio.charset.CharsetDecoder; import java.nio.charset.CharsetEncoder; import java.nio.file.Paths; import java.nio.file.StandardOpenOption; import java.util.Map; import java.util.Map.Entry; import java.util.Set;import org.junit.Test;/** 一、通道（Channel）：用于源節點與目標節點的連接。在 Java NIO 中負責緩沖區中數據的傳輸。Channel 本身不存儲數據，因此需要配合緩沖區進行傳輸。* * 二、通道的主要實現類* java.nio.channels.Channel 接口：* |--FileChannel* |--SocketChannel* |--ServerSocketChannel* |--DatagramChannel* * 三、獲取通道* 1. Java 針對支持通道的類提供了 getChannel() 方法* 本地 IO：* FileInputStream/FileOutputStream* RandomAccessFile* * 網絡IO：* Socket* ServerSocket* DatagramSocket* * 2. 在 JDK 1.7 中的 NIO.2 針對各個通道提供了靜態方法 open()* 3. 在 JDK 1.7 中的 NIO.2 的 Files 工具類的 newByteChannel()* * 四、通道之間的數據傳輸* transferFrom()* transferTo()* * 五、分散(Scatter)與聚集(Gather)* 分散讀取（Scattering Reads）：將通道中的數據分散到多個緩沖區中* 聚集寫入（Gathering Writes）：將多個緩沖區中的數據聚集到通道中* * 六、字符集：Charset* 編碼：字符串 -> 字節數組* 解碼：字節數組 -> 字符串* */ public class TestChannel {//字符集 @Testpublic void test6() throws IOException{Charset cs1 = Charset.forName("GBK");//獲取編碼器CharsetEncoder ce = cs1.newEncoder();//獲取解碼器CharsetDecoder cd = cs1.newDecoder();CharBuffer cBuf = CharBuffer.allocate(1024);cBuf.put("尚硅谷威武！");cBuf.flip();//編碼ByteBuffer bBuf = ce.encode(cBuf);for (int i = 0; i < 12; i++) {System.out.println(bBuf.get());}//解碼 bBuf.flip();CharBuffer cBuf2 = cd.decode(bBuf);System.out.println(cBuf2.toString());System.out.println("------------------------------------------------------");Charset cs2 = Charset.forName("GBK");bBuf.flip();CharBuffer cBuf3 = cs2.decode(bBuf);System.out.println(cBuf3.toString());}@Testpublic void test5(){Map<String, Charset> map = Charset.availableCharsets();Set<Entry<String, Charset>> set = map.entrySet();for (Entry<String, Charset> entry : set) {System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());}}//分散和聚集 @Testpublic void test4() throws IOException{RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("1.txt", "rw");//1. 獲取通道FileChannel channel1 = raf1.getChannel();//2. 分配指定大小的緩沖區ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(100);ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(1024);//3. 分散讀取ByteBuffer[] bufs = {buf1, buf2};channel1.read(bufs);for (ByteBuffer byteBuffer : bufs) {byteBuffer.flip();}System.out.println(new String(bufs[0].array(), 0, bufs[0].limit()));System.out.println("-----------------");System.out.println(new String(bufs[1].array(), 0, bufs[1].limit()));//4. 聚集寫入RandomAccessFile raf2 = new RandomAccessFile("2.txt", "rw");FileChannel channel2 = raf2.getChannel();channel2.write(bufs);}//通道之間的數據傳輸(直接緩沖區) @Testpublic void test3() throws IOException{FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/1.mkv"), StandardOpenOption.READ);FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/2.mkv"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);// inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);outChannel.transferFrom(inChannel, 0, inChannel.size());inChannel.close();outChannel.close();}//使用直接緩沖區完成文件的復制(內存映射文件) @Testpublic void test2() throws IOException{//2127-1902-1777long start = System.currentTimeMillis();FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/1.mkv"), StandardOpenOption.READ);FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/2.mkv"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);//內存映射文件MappedByteBuffer inMappedBuf = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());MappedByteBuffer outMappedBuf = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());//直接對緩沖區進行數據的讀寫操作byte[] dst = new byte[inMappedBuf.limit()];inMappedBuf.get(dst);outMappedBuf.put(dst);inChannel.close();outChannel.close();long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("耗費時間為：" + (end - start));}//利用通道完成文件的復制（非直接緩沖區） @Testpublic void test1(){//10874-10953long start = System.currentTimeMillis();FileInputStream fis = null;FileOutputStream fos = null;//①獲取通道FileChannel inChannel = null;FileChannel outChannel = null;try {fis = new FileInputStream("d:/1.mkv");fos = new FileOutputStream("d:/2.mkv");inChannel = fis.getChannel();outChannel = fos.getChannel();//②分配指定大小的緩沖區ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);//③將通道中的數據存入緩沖區中while(inChannel.read(buf) != -1){buf.flip(); //切換讀取數據的模式//④將緩沖區中的數據寫入通道中 outChannel.write(buf);buf.clear(); //清空緩沖區 }} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if(outChannel != null){try {outChannel.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if(inChannel != null){try {inChannel.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if(fos != null){try {fos.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if(fis != null){try {fis.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}long end = System.currentTimeMillis();System.out.println("耗費時間為：" + (end - start));}} TestChannel

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的java 基础--NIO(4)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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