Java New IO

　　1、NIO介绍

　　应用程序中，通常会涉及两种类型的计算：计算密集型和I/O密集型。对多数应用来说，花费在等待IO上的时间是比较大的。因此提高IO操作效率对应用的性能至关重要。

　　面向流的IO系统一次处理一个字节的数据，效率低。

　　New I/O提供高速、面向块的I/O处理机制，每个操作都产生或消费一个数据块, 按块处理数据比按字节处理数据快得多，只不过处理上少了一点优雅性。

　　NIO库在java.nio包中，java.io也以NIO为基础重新实现。

 

　　NIO中核心是通道和缓冲区，绝大部分操作都需要使用它们。

　　从一个通道中读取数据：创建缓冲区，通道将数据读取到缓冲区。

　　写入：创建缓冲区用数据填充，然后将缓冲区数据写入通道。

 

　　2、通道Channel

　　通道是NIO操作的数据操作连接，一旦打开通道，就可以执行读取和写入操作。与流相比，通道的操作使用Buffer对象而不是数组。

　　通道提高了IO操作性能，体现在文件和网络操作上。

　　通道是对原有IO包中流的模拟，任何来源和去向的数据都必须通过通道对象来读取或写入。

　　与流相比，通道是双向的，操作也是双向的，而且可以比流更反映底层操作系统的真实情况。

　　重要通道有4个：

• FileChannel，从文件中读取数据。
• DatagramChannel，通过UDP读写网络中的数据。
• SocketChannel，通过TCP读写网络中的数据。
• ServerSocketChannel，监听新接入的TCP连接，并创建一个SocketChannel。

 

　　3、文件通道

　　FileChannel是连接文件的通道，它无法设置为非阻塞模式，即总是工作在阻塞模式下。

　　BIO 即阻塞 I/O，不管是磁盘 I/O 还是网络 I/O，数据在写入 OutputStream 或者从 InputStream 读取时都有可能会阻塞。一旦有线程阻塞将会失去 CPU 的使用权，这在当前的大规模访问量和有性能要求情况下是不能接受的。

 

　　在使用FileChannel前，必须先打开它。但是程序无法直接创建FileChannel对象，需要通过InputStream、OutputStream或RandomAccessFile来获取FileChannel实例。

　　FileChannel提供了与其他通道之间高效传输数据的能力，比传统的基于流和字节数组作为缓冲的做法，实现起来更加简单快捷。

 

　　碰到的问题:FileChannel是抽象类，抽象类不能实例化是指不能直接通过new来进行实例化。但是如果抽象类通过其它函数获得了一个实例，那肯定是这个函数返回了这个抽象类的一个子类！！！还有就是，抽象类是有构造函数的，子类可以调用。

 

　　文件通道的另一个功能是对文件的部分片段进行加锁。

　　当文件上的某个片段上加排他锁后，其他进程必须等待锁释放之后，才能访问该文件的加锁片段。文件通道上的锁是由JVM所持有的，因此适合于与其他应用程序协同访问文件的情况。

 

　　4、缓冲区

　　抽象类Buffer及其实现类可以方便地用来创造各种基本数据类型的缓冲区，相对于流式IO中的数组缓冲区，Buffer提供了更加丰富的方法对其中的数据进行操作。

　　Buffer代表要写入或者刚读出的数据。NIO中，所有数据都通过缓冲区Buffer对象来处理。

　　缓冲区实质上是一个容器，发送给通道的所有数据必须先放入缓冲区；同样，从通道中读取的任何数据都要读到缓冲区。

 

　　从实现的结构看，缓冲区是一个数组，通常是一个字节数组，但是也可以是其他数组。值得注意的是，缓冲区又不仅仅是数组，缓冲区提供了对数据的结构化访问，而且还可以跟踪系统的读/写进程。

　　最常用的是ByteBuffer，它在其底层字节数组上进行get和set操作。每一种基本数据类型都有对应的缓冲区类型。除了ByteBuffer，子类的操作是完全一样，只是处理的数据类型不同。

 

　　使用Buffer读写数据的一般步骤：

1.  装入数据到Buffer；（写）
2. 调用flip()方法，将Buffer从写模式切换到读模式；
3. 从Buffer中读取数据；
4. 调用clear()方法或者compact()方法，清空。

　　flip()方法的作用是切换模式。

　　compact()方法只会清楚已经读过的数据，任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

 

　　5、容量、位置和读写范围

　　从实现结构上看，缓冲区是一个数组，通常是一个字节数组，也可以使用其他类型的数组。

　　而本质上，缓冲区是一块可以写入数据，然后从中读取数据的内存，这块内存被包装成Buffer对象，并提供一组方法来访问内存。

 

　　6、分散和聚集

　　分散读：从通道中读取的数据写入多个Buffer，一次填充满每个缓冲区噢！

　　聚集写：把数据从多个缓冲区中写入通道，把一组缓冲区汇聚成单个数据流。

　　（多个Buffer保存在缓冲区数组中）

 

　　分散和聚集常用于需要将传输的数据分开处理的场合。例如传输由一个消息头和消息体组成的消息，可以将消息头和消息体分散到不同的Buffer中，方便分开进行处理。

 

　　7、编码与字符集

　　Java.nio.charset提供了相关类，可以对编码和解码过程进行精细的控制。

　　语言的多样性使得字符需要通过特定的字符集编码，字符集中每个字符会有一个证书编码与其对应。同一个字符集有不同的编码方式，如果某种编码格式产生的字节序列，用另外一种编码格式来解码，就会得到错误的字符，产生乱码！！

 

　　8、通道间的数据传输

　　transferForm(fromChannel, position, count)方法可以将数据从源通道直接传入本通道，从position处开始向目标文件写入数据，count为最多传输的字节数。

　　transferTo将数据从本通道传输到其他通道，该方法可以实现文件的复制。