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java的NIO和AIO

1. 什么是NIO

NIO是New I/O的简称,与旧式的基于流的I/O方法相对,从名字看,它表示新的一套Java I/O标 准。它是在Java 1.4中被纳入到JDK中的,并具有以下特性:

  • NIO是基于块(Block)的,它以块为基本单位处理数据 (硬盘上存储的单位也是按Block来存储,这样性能上比基于流的方式要好一些)

  • 为所有的原始类型提供(Buffer)缓存支持

  • 增加通道(Channel)对象,作为新的原始 I/O 抽象

  • 支持锁(我们在平时使用时经常能看到会出现一些.lock的文件,这说明有线程正在使用这把锁,当线程释放锁时,会把这个文件删除掉,这样其他线程才能继续拿到这把锁)和内存映射文件的文件访问接口 

  • 提供了基于Selector的异步网络I/O

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所有的从通道中的读写操作,都要经过Buffer,而通道就是io的抽象,通道的另一端就是操纵的文件。

2. Buffer

Java中Buffer的实现。基本的数据类型都有它对应的Buffer

Buffer的简单使用例子:

public class Test {    public static void main(String[] args) throws Exception {        FileInputStream fin = new FileInputStream(new File("d:\\buffer.tmp"));        FileChannel fc = fin.getChannel();        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);        fc.read(byteBuffer);        fc.close();        byteBuffer.flip();//读写转换    }}

总结下使用的步骤是: 

1. 得到Channel

2. 申请Buffer

3. 建立Channel和Buffer的读/写关系

4. 关闭

下面的例子是使用NIO来复制文件:

public static void nioCopyFile(String resource, String destination)            throws IOException {        FileInputStream fis = new FileInputStream(resource);        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destination);        FileChannel readChannel = fis.getChannel(); // 读文件通道        FileChannel writeChannel = fos.getChannel(); // 写文件通道        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 读入数据缓存        while (true) {            buffer.clear();            int len = readChannel.read(buffer); // 读入数据            if (len == -1) {                break; // 读取完毕            }            buffer.flip();            writeChannel.write(buffer); // 写入文件        }        readChannel.close();        writeChannel.close();    }

Buffer中有3个重要的参数:位置(position)、容量(capactiy)和上限(limit)

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 这里要区别下容量和上限,比如一个Buffer有10KB,那么10KB就是容量,我将5KB的文件读到Buffer中,那么上限就是5KB。

Buffer中大多数的方法都是去改变这3个参数来达到某些功能的:

public final Buffer rewind()     将position置零,并清除标志位(mark)

public final Buffer clear()        将position置零,同时将limit设置为capacity的大小,并清除了标志mark

public final Buffer flip()           先将limit设置到position所在位置,然后将position置零,并清除标志位mark,通常在读写转换时使用

文件映射到内存

public static void main(String[] args) throws Exception {        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("C:\\mapfile.txt", "rw");        FileChannel fc = raf.getChannel();        // 将文件映射到内存中        MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0,                raf.length());        while (mbb.hasRemaining()) {            System.out.print((char) mbb.get());        }        mbb.put(0, (byte) 98); // 修改文件        raf.close();    }

 

3. Channel 

Channel有点类似于流,一个Channel可以和文件或者网络Socket对应。

selector是一个选择器,它可以选择某一个Channel,然后做些事情。

一个线程可以对应一个selector,而一个selector可以轮询多个Channel,而每个Channel对应了一个Socket。

当selector调用select()时,会查看是否有客户端准备好了数据。当没有数据被准备好时,select()会阻塞。

selectNow()与select()的区别在于,selectNow()是不阻塞的,当没有客户端准备好数据时,selectNow()不会阻塞,将返回0,有客户端准备好数据时,selectNow()返回准备好的客户端的个数。平时都说NIO是非阻塞的,但是如果没有数据被准备好还是会有阻塞现象。

当有数据被准备好时,调用完select()后,会返回一个SelectionKey,SelectionKey表示在某个selector上的某个Channel的数据已经被准备好了。 

只有在数据准备好时,这个Channel才会被选择。

这样NIO实现了一个线程来监控多个客户端。

 

NIO和AIO的区别和总结

nio:

1. NIO会将数据准备好后,再交由应用进行处理,数据的读取/写入过程依然在应用线程中完成,只是将等待的时间剥离到单独的线程中去。

2. 节省数据准备时间(因为Selector可以复用)

aio:

1. 完了再通知我(内核内存拷贝到工作内存到过程)

2. 不会加快IO,只是在读完后进行通知

3. 使用回调函数,进行业务处理

 

NIO是同步非阻塞的

AIO是异步非阻塞的

由于NIO的读写过程依然在应用线程里完成,所以对于那些读写过程时间长的,NIO就不太适合。

而AIO的读写过程完成后才被通知,所以AIO能够胜任那些重量级,读写过程长的任务。

 

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