Java NIO（1）

最近由于工作关系要做一些Java方面的开发，其中最重要的一块就是Java NIO（New I/O），尽管很早以前了解过一些，但并没有认真去看过它的实现原理，也没有机会在工作中使用，这次也好重新研究一下，顺便写点东西，就当是自己学习java NIO的笔记了。本文为NIO使用及原理分析的第一篇，将会介绍NIO中几个重要的概念。

在Java1.4之前的I/O系统中，提供的都是面向流的I/O系统，系统一次一个字节地处理数据，一个输入流产生一个字节地数据，一个输出流消费一个字节的数据，面向流的I/O速度非常慢，而再Java1.4中推出了NIO，这是一个面向块的I/O系统，系统以块的方式处理数据，每一个操作在一步中产生或者消费一个数据块，按块处理要比按字节处理数据快的多。

在NIO中有几个核心对象需要掌握：缓冲区（Buffer）、通道（Channel）、选择器（Selector）。

缓冲区Buffer

缓冲区实际上是一个容器对象，更直接的说，其实就是一个数组，在NIO库中，所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的；在写入数据时，它也是写入到缓冲区中的；任何时候访问NIO中的数据，都是将它放到缓冲区中的。而在面向流I/O系统中，所有数据都是直接写入或者直接将数据读取到Stream对象中。

在NIO中，所有的缓冲区类型都继承于抽象类Buffer，最常用的就是ByteBuffer，对于Java中的基本类型，基本都有一个具体Buffer类型与之相对应，它们之间的继承关系如下图所示：

下面是一个简单的使用IntBuffer的例子：

[java] view plain copy

1. <span style="font-size:18px;">package com.bestpay.learn;  
2.   
3. import java.nio.IntBuffer;  
4.   
5. /** 
6.  * Hello world! 
7.  * 
8.  */  
9. public class TestIntBuffer  
10. {  
11.     public static void main( String[] args )  
12.     {  
13.        // System.out.println( "Hello World!" );  
14.         //分配新的int缓冲区，参数为缓冲区容量  
15.         //新缓冲区的当前位置将为零，其界限（限制位置）将为其容量。它将具有一个底层实现数组，其数组偏移量将为零  
16.         IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(8);  
17.         for(int i=0; i<buffer.capacity(); i++){  
18.             int j = 2 * (i + 1);  
19.             // 将给定整数写入缓冲区的当前位置，当前位置递增  
20.             buffer.put(j);  
21.         }  
22.         //重设此缓冲区，将限制设置为当前位置，然后将当前位置设置为0  
23.         buffer.flip();  
24.         //查看在当前位置和限制位置之间是否有元素  
25.         while(buffer.hasRemaining()){  
26.             //读取此缓冲区当前位置的整数，然后当前位置递增  
27.             int j = buffer.get();  
28.             System.out.print(j + " ");  
29.         }  
30.     }  
31. }</span>  

运行后可以看到：

在后面我们还会继续分析Buffer对象，以及它的几个重要的属性。

通道Channel

通道是一个对象，通过它可以读取和写入数据，当然了所有数据都通过Buffer对象来处理。我们永远不会将字节直接写入通道中，相反是将数据写入包含一个或者多个字节地缓冲区。同样不会直接从通道中读取字节，而是将数据从通道读入缓冲区，再从缓冲区获取这个字节。

在NIO中，提供了多钟通道对象，而所有的通道对象都实现了Channel接口。它们之间的继承关系如下图所示：

使用NIO读取数据

在前面我们说过，任何时候读取数据，都不是直接从通道读取，而是从通道读取到缓冲区。所以使用NIO读取数据可以分为下面三个步骤：

1、从FileInputStream获取Channel

2、创建Buffer

3、将数据从Channel读取到Buffer中

下面是一个简单的使用NIO从文件中读取数据的例子

[java] view plain copy

1. <span style="font-size:18px;">package com.bestpay.learn;  
2.   
3. import java.io.FileInputStream;  
4. import java.io.FileNotFoundException;  
5. import java.io.IOException;  
6. import java.nio.ByteBuffer;  
7. import java.nio.channels.FileChannel;  
8.   
9. /** 
10.  * Created by Administrator on 15-4-8. 
11.  */  
12. public class Program {  
13.   
14.     public static void main(String[] args) throws IOException {  
15.         FileInputStream fin = new FileInputStream("D:\\test.txt");  
16.         //获取通道  
17.         FileChannel fc = fin.getChannel();  
18.         //创建缓冲区  
19.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);  
20.         //读取数据到缓冲区  
21.         fc.read(buffer);  
22.         buffer.flip();  
23.         while(buffer.remaining() > 0){  
24.             byte b = buffer.get();  
25.             System.out.print((char)b);  
26.         }  
27.         fin.close();  
28.     }  
29.   
30. }  
31. </span>  

使用NIO写入数据

使用NIO写入数据与读取数据的过程类似，同样数据不是直接写入通道，而是写入缓冲区，可以分为下面三个步骤：

1、从FileInputStream获取Channle

2、创建Buffer

3、将数据从Channel写入到Buffer中

下面是一个简单的使用NIO向文件中写入数据的例子：

[java] view plain copy

1. <span style="font-size:18px;">package com.bestpay.learn;  
2.   
3. import java.io.FileInputStream;  
4. import java.io.FileOutputStream;  
5. import java.io.IOException;  
6. import java.nio.ByteBuffer;  
7. import java.nio.channels.FileChannel;  
8.   
9. /** 
10.  * Created by Administrator on 15-4-8. 
11.  */  
12. public class Program1 {  
13.   
14.     private static final byte message[] = { 83, 111, 109, 101, 32,  
15.             98, 121, 116, 101, 115, 46 };  
16.   
17.     public static void main(String[] args) throws IOException {  
18.         FileOutputStream fout = new FileOutputStream("D:\\test.txt");  
19.         //获取通道  
20.         FileChannel fc = fout.getChannel();  
21.         //创建缓冲区  
22.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);  
23.         for(int i=0; i<message.length; i++){  
24.             buffer.put(message[i]);  
25.         }  
26.         buffer.flip();  
27.         fc.write(buffer);  
28.         fout.close();  
29.     }  
30.   
31. }  
32. </span>