一直有着对nio的高效莫名的喜欢，今天我就来说说nio的那些事儿。
非阻塞：阻塞一直以来都是计算机解决复杂问题比较简单的思路，同样它也是低效的代名词，当程序被阻塞，似乎他已经停下来并且执着于当前的事情，而对于新的任务，它需要一直等着当前程序结束阻塞，很多时候这种行为是没有意义的，但又不得不那样做。
对于IO操作更是如此，所以Java1.4出来了新的IO。
概念介绍
- Channel
可以翻译为通道，和IO中的流对应，不同的是，Channel是双向的，而Stream只能从一端到另一端（单向） - Buffer
缓冲区，用来存放数据的区域，它有四个索引用来进行高效的操作- capacity：buffer的容量
- limit：索引能到达的地方，通常情况和容量的大小一致
- mark：标记，像书签一样，保存你刚刚索引，下次很容易技能找到
- position：位置，当前正在操作数据的位置
- Selector(暂不涉及)
单线程下可以管理多个Channel的分发器
代码实战
以下借文件拷贝这一功能说明nio操作流程
@SuppressWarnings("resource")
public static void copy(File src, File dest) {
if(src == null || dest == null)
throw new NullPointerException("源文件或目标文件为空！");
if(src.isDirectory() || dest.isDirectory())
throw new IllegalArgumentException("我不能对目录进行复制");
if(!src.exists())
throw new RuntimeException("源文件不存在");
if(src.length() == 0)
throw new RuntimeException("文件內容為空！");
if( !dest.exists())
try {
dest.createNewFile();
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
FileChannel srcChannel = null;
FileChannel destChannel = null;
try {
/*
* 创建FileChannel需要区分FileOutputStream和FileInputStream,
* 如果是用FileOutputStream创建的Channel只能进行写操作而不能惊醒读操作，
* 否则会报NonReadableChannelException,反之用FileInputStream
* 创建的Channel只能进行读操作，而不能进行写操作，否则会报NonWritableChannelException
* 当然除此之外，可以使用RandomAccessFile来替换，但必须指定操作方式，就像
* mode = "r" / "rw" 但不可以是 "w"
* RandomAccessFile r = new RandomAccessFile(file, mode)
*/
srcChannel = new FileInputStream(src).getChannel();
destChannel = new FileOutputStream(dest).getChannel();
/*
* 创建创建Buffer，这里有两个方法allocate(int) 和 allocateDirect(int)
* 这两个方法表现在申请内存的方式不一样，allocateDirect是直接向操作系统申请内存，
* 而allocate()是在Jvm堆中申请内存，当Java从外界获取到数据时，首先经过系统内存，
* 然后再将这部分内存复制到Jvm内存中，所以使用allocateDirect()会省去一步操作，
* 但是想要从操作系统获取内存是很复杂且耗时的，所以allocateDirect()不一定就快,
* 通常分配的内存小于1M就用allocate，更大的话就用allocateDirect比较快。
* ByteBuffer：
* 这是最基本的byte的buffer，当然还有其他基本类型的buffer，当然除了Boolean
* 不过你需要注意的是除ByteBuffer其他的buffer实际上只是ByteBuffer的不同表现形式，
* 他们还是依据ByteBuffer作为真正的数据缓冲区，你可以使用byteBuffer的asCharBuffer
* 等等其它类似的方法可以将ByteBuffer转化为其它的buffer
*/
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
//read方法的意思是将channel中的数据放到buffer中，如果返回结果为-1，表示channel中的数据已被读完
while(srcChannel.read(byteBuffer) != -1) {
/*
* 翻转操作 将limit索引设置为 position， 设置position为0，清空mark
* 其实过程是这样的，buffer的get操作和put操作都会使得position加1
* 在channel的read操作实际上使用buffer的put操作往里面塞东西，不管有没有塞满
* 都会设置limit索引，设置了limit很有必要，在通过buffer.get()操作或者channel.write(buffer)
* 操作的时候会将position与limit进行比较，如果position大于limit就会抛出BufferUnderflowException
* 同样如果不设置position为0，现在的position就等于limit，那么你通过get()将会抛出BufferUnderflowException
* 而如果是channel.write()就不会有任何数据,你可以用以下的替换flip()操作的代码进行测试，
* 届时你讲明白position置于0是多么重要。
*/
//byteBuffer.limit(byteBuffer.position()); //设置limit为position
byteBuffer.flip();
//和读操作相反，它是将byteBuffer中的内容写入到channel中
destChannel.write(byteBuffer);
//清空操作(实际上它并没有清空数据，而仅仅是把那四个索引设为初始值)，因为下一次channel.read()或者byteBuffer.put()操作
//将会重新覆盖上一次的数据
byteBuffer.clear();
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
try {
if(srcChannel != null)
srcChannel.close();
if(destChannel != null)
destChannel.close();
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
以上就是nio的魅力，可能有人会觉得有点麻烦比如说flip()和clear()操作，他们其实只进行了索引之间赋值操作，只有通过索引进行操作，效率才会如此高。所以不得不使用他们，总之需要记住这些索引的功能，才能更好的使用它。
文件映射到内存
出于性能考虑，在修改和创建大型文件的时候，内存往往承载不了太多的文件资源，但是用文件映射后，可以假定整个文件都在内存中，这时候，操作文件的性能可想而知。
@SuppressWarnings("resource")
private static void appendNameToFile(File file, String name) {
if(file == null)
throw new NullPointerException();
if(!file.exists())
throw new RuntimeException("文件不存在");
try {
FileChannel channel = new RandomAccessFile(file, "rw").getChannel();
try{
/*
* 通过channel获取到MappedByteBuffer，它是ByteBuffer的子类，并且内存是通过操作系统获取的
* 在被gc回收之前一直有限，但你并不知道什么时候gc会进行回收操作
* map方法有三个参数，第一个是指定读写模式，第二个参数指定从文件中的起始位置开始映射，第三个参数是从第二个
* 参数的位置起需要映射的长度为多少
* 需要注意的是以下操作会在文件末尾 添加一个空格，如果不想添加空格那么第三个参数需要设置为file.length() - 1
* 后面的1代表第二个参数的值
*/
//MappedByteBuffer buffer =channel.map(MapMode.READ_WRITE, 1, file.length());
MappedByteBuffer buffer =channel.map(MapMode.READ_WRITE, file.length(), name.length());
buffer.put(name.getBytes());
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
} finally {
try {
channel.close();
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
} catch (FileNotFoundException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
文件锁
Java1.4提供了给文件加锁的功能（同步共享的文件），用于防止不同线程的同时访问或修改同一个文件，这包括Jvm线程和操作系统的本地线程，而且Java提供的文件锁对象操作系统是可见的，因为它直接映射到了操作系统的本地锁。
public static void addFileLock(File file) {
if(file == null)
throw new NullPointerException();
if(!file.exists())
throw new RuntimeException("文件不存在");
try {
@SuppressWarnings("resource")
/*
* 你不能使用FileInputStream，因为它势必会往channel里面写点东西，很自然的FileInputStream不会让你写，而是抛异常
* 当然除了tryLock还有lock他们的区别仅仅是非阻塞与阻塞的问题，tryLock如果不能获取锁的话，方法直接会返回，而lock只会死等
* 其实如果你再细心点，他们分别还重载了一个三参数的方法，类似 tryLock(long position, long size, boolean shared)
* 通过这个方法声明可以看出来他是一个锁文件局部的方法，就像锁数据库和单独锁表的区别一样，你可以尝试一下它。
*/
FileLock fileLock = new FileOutputStream(file).getChannel().tryLock();
if(fileLock != null) {
System.out.println("文件已被锁住");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
}
fileLock.release();
System.out.println("文件已被解锁");
}
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
网友评论