# JavaNIO

**Repository Path**: CarlosHuang/JavaNIO

## Basic Information

- **Project Name**: JavaNIO
- **Description**: Java NIO
- **Primary Language**: Java
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2018-07-26
- **Last Updated**: 2020-12-18

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# NIO

## Java IO 与 NIO的主要区别

| IO    |   NIO |
|-------|-------|
|   面向流 |   面向缓冲区   |
|   阻塞IO    |   非阻塞IO   |
|   |   选择器 |

## 通道(Channel)与缓冲区(Buffer)

> Channel表示打开IO设备（如，文件、套接字）的连接。若要使用NIO，则需获取用于连接IO设备的管道以及容纳数据的缓冲区。然后操作缓冲区，对数据进行处理

###   1、[缓冲区(Buffer)](./src/buffer/TestBuffer.java)

> 在Java NIO中负责数据的存取，缓冲区就是数组用于操作不同类型的数据。不同的数据类型提供了不同的缓冲区，boolean除外。

-   ByteBuffer
-   CharBuffer
-   DoubleBuffer
-   FloatBuffer
-   IntBuffer
-   LongBuffer
-   ShortBuffer

####  1、使用方法

1.  使用`allocate()`方法获取一定大小的缓冲区：`ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);`

2.  使用`put()`存入数据到缓冲区：`buffer.put("hello".getBytes());`

3.  使用`flip()`切换成读取数据模式：`buffer.flip();`

4.  使用`get()`获取缓冲区内的数据：`byte[] bytes = new byte[buffer.limit()]; buffer.get(bytes);`

#### 2、核心属性

-   `mark`：标记， 表示记录当前position的位置，可通过reset()恢复到mark的位置
-   `position`：位置，缓冲区中正在操作数据的位置
-   `limit`：界限，缓冲区中可以操作数据的大小。 limit后的数据不可读写
-   `capacity`：容量，表示缓冲区中最大存储数据的容量，一旦声明不可改变

#### 3、直接缓冲区与非直接缓冲区

-   非直接缓冲区：通过`allocate()`方法分配缓冲区，缓冲区将建立在JVM的内存中

-   直接缓冲区：通过`allocateDirect()`方法分配缓冲区，缓冲区将直接建立在物理内存中

### 2、[通道](./src/channel/TestChannel.java)

> Channel表示IO源与目标打开的连接，类似于传统的流。不过Channel不能直接访问数据，Channel只能与Buffer进行交互

#### 1、主要的Channel接口实现类

-   FileChannel
-   SocketChannel
-   ServerSocketChannel
-   DatagramChannel

#### 2、使用方法

#####  获取通道

-   Java针对支持通道的类提供`getChannel()`方法,这些类有：

    -   本地IO
    
        1.  FileInputStream/FileOutputStream
        2.  RandomAccessFile
        
    -   网络IO
    
        1.  Socket
        2.  ServerSocket 
        3.  DatagramSocket
        
-   JDK 1.7中的NIO2针对各个通道提供了静态方法`open()`

-   JDK 1.7中的NIO2中的Files工具类的`newByteChannel()`方法

##### 使用通道复制文件(本地IO)

-   利用Channel完成文件的复制(非直接缓冲区).

```
    @Test
    public void test1() throws IOException {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("JavaNIO.iml");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("JavaNIO2.iml");

        // 获取通道
        FileChannel inputChannel = fis.getChannel();
        FileChannel outputChannel = fos.getChannel();

        // 分配指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        // 将通道内的数据读入缓冲区
        while (inputChannel.read(buffer) != -1) {
            // 将缓冲区内的数据写入通道
            buffer.flip();  //  切换为读数据
            outputChannel.write(buffer);
            buffer.clear(); // 清空缓冲区
        }

        // 关闭通道
        outputChannel.close();
        inputChannel.close();
        fos.close();
        fis.close();
    }
```

-   使用直接缓冲区复制文件(内存映射文件).

```
    @Test
    public void test2() throws IOException {
        // 使用Open()获取通道
        FileChannel inputChannel = FileChannel.open(Paths.get("JavaNIO.iml"), StandardOpenOption.READ);
        FileChannel outputChannel = FileChannel.open(Paths.get("JavaNIO2.iml"),
                StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE_NEW);

        // 内存映射文件，和使用allocateDirect()获取内存一样，内存在物理内存中
        MappedByteBuffer inputMappedBuffer = inputChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, inputChannel.size());
        MappedByteBuffer outputMappedBuffer = outputChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, inputChannel.size());

        // 直接对缓冲区进行读写操作
        byte[] bytes = new byte[inputMappedBuffer.limit()];
        inputMappedBuffer.get(bytes);
        outputMappedBuffer.put(bytes);

        // 关闭通道
        inputChannel.close();
        outputChannel.close();
    }
```

#### 3、通道之间的数据传输

-   主要方法

    -   transferFrom()
    -   transferTo()
    
```
    @Test
    public void test3() throws IOException {
        // 使用Open()获取通道
        FileChannel inputChannel = FileChannel.open(Paths.get("JavaNIO.iml"), StandardOpenOption.READ);
        FileChannel outputChannel = FileChannel.open(Paths.get("JavaNIO2.iml"),
                StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE_NEW);

        // 通道间的数据传输(二用一)
        // inputChannel.transferTo(0, inputChannel.size(), outputChannel);
        outputChannel.transferFrom(inputChannel, 0, inputChannel.size());

        inputChannel.close();
        outputChannel.close();
    }
```

#### 4、分散(Scatter)与聚集(Gather)

-   分散读取(Scattering Reads)： 将通道中的数据分散到多个缓冲区中

-   聚集写入(Gathering Writes)：将多个缓冲区内的数据聚集到通道中

#### 5、[字符集](./src/channel/TestCharset.java)

> 指定字符集，避免乱码。常用于CharBuffer与ByteBuffer之间。

#### 6、网路IO(核心内容)

> 传统IO为阻塞式的，NIO通过选择器实现非阻塞式IO

-   核心内容

    -   Channel
    -   Buffer
    -   Selector

##### 1、[TCP连接](./src/channel/TCPChannel.java)

> 主要Channel为SocketChannel与ServerSocketChannel;

##### 2、[UDP连接](./src/channel/UDPChannel.java)

> 主要Channel为DatagramChannel

### 3、[管道](./src/pipe/TestPipe.java)

> Java NIO 管道是2个线程之间的单向数据连接,Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道，从source通道读取