NIO

non-blocking io —— 非阻塞IO

NIO 三大组件

  • channel
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// FileChannel 
// 1.输入输出流  2.RandomAccessFile
try(FileChannel channel = new FileIuputStream("xxx.txt").getChannel()){
    // 准备缓冲区
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocater(10);
    while(true){
        // 从channel 读取数据，向 buffer 写入
        if(channel.read(buffer) == -1) break;
        // 打印 buffer 内容
        buffer.flip(); // 切换读模式
        while(buffer.hasRemaining()){
            byte b = buffer.get();
            log.debug("字节{}",(char)b)
        }
        buffer.clear(); // 切换写模式
    }
}catch (IOException e){
    
}

  • buffer

  • selector

ByteBuffer

  1. ByteBuffer 使用

    • 向buffer写入数据，例如调用 channel.read(buffer)
    • 调用flip()切换至读模式
    • 从buffer读取数据，例如调用buffer.get()
    • 调用clear()或compact()切换至写模式
    • 重复1~4步骤

  2. ByteBuffer 结构

    • capacity 容量
    • position 起始位置
    • limit 限制大小

  3. ByteBuffer 方法

    • 分配空间

      • allocate() -java 堆内存，读写效率较低，受GC影响

      • allocateDirect() -直接内存，读写效率高(少一次拷贝)，不受GC影响，分配效率低

    • 向buffer写入数据

      • 调用channel.read()

      • 调用buffer.put()

    • 从buffer读取数据

      • 调用channel.write()

      • 调用buffer.get()

        • get()会让position指针后移，重复读取：调用rewind()重置position 为0或者get(i)获取索引i的内容
        • get(i)不会改变position位置
        • mark & reset：mark记录position位置，reset回到mark记录的位置

    • 字符串转ByteBuffer

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    // 1.字符串str转为 ByteBuffer
    ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.allocate(16);
    buffer1.put(str.getBytes());
    // 2.Charset
    ByteBuffer buffer2 = StandardCharsets.UTF_8.encode(str);
    // 3.wrap 字节数组跟ByteBuffer转换
    ByteBuffer buffer3 = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
    • ByteBuffer转字符串
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    // ByteBuffer转为字符串
    buffer1.flip();
    str = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();
    // Charset类型：会自动重置position，不用切换读模式
    str = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer2).toString();

文件编程

FileChannel

FileChannel只能工作在阻塞模式下

  1. 获取

不能直接打开FileChannel,必须通过FilelnputStream、FileOutputStream或者RandomAccessFile来获取FileChannel,它们都有getChannel方法

  • 通过FilelnputStream获取的channel只能读
  • 通过FileOutputStream获取的channel只能写
  • 通过RandomAccessFile是否能读写根据构造RandomAccessFile时的读写模式**(r / w)**决定
  1. 读取

会从channel读取数据填充ByteBuffer,返回值表示读到了多少字节，-1表示到达了文件的末尾

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int len = channel.read(buffer);
  1. 写入

写入的正确姿势如下，SocketChannel

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ByteBuffer buffer =...
buffer.put(...);/存入数据
buffer.fIip(O;//切换读模式
            
while(buffer.hasRemaining()){
	channel.write(buffer);
}

在while中调用channel.write是因为write方法并不能保证一次将buffer中的内容全部写入channel

  1. 关闭

channel必须关闭，不过调用了FilelnputStream、FileOutputStream或者RandomAccessFile的close方法会间接地调用channel的close方法

  1. 位置

获取当前位置

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long pos = channel.position();

设置当前位置

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long newPos = ...;
channel.position(newPos);

设置当前位置时，如果设置为文件的末尾

  • 这时读取会返回-1
  • 这时写入，会追加内容，但要注意如果p0sit0超过了文件末尾，再写入时在新内容和原末尾之间会有空洞(00)
  1. 大小

使用size方法获取文件的大小

  1. 强制写入

操作系统出于性能的考虑，会将数据缓存，不是立刻写入磁盘。可以调用force(true)方法将文件内容和元数据（文件的权限等信息）立刻写入磁盘

两个Channel传输数据

transferTo()

Path

Files

  • 拷贝文件 (跟transferTo一样效率较高)
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Files.copy(source,target);

walkFileTree();

网络编程

阻塞模式 vs 非阻塞模式

阻塞方法，线程停止运行

  • 阻塞
  • 非阻塞
  • 多路复用

单线程可以配合Selector完成对多个Channel可读写事件的监控，这称之为多路复用

  • 多路复用仅针对网络IO、普通文件IO没法利用多路复用

  • 如果不用Selector的非阻塞模式，线程大部分时间都在做无用功，而Selector能够保证：

    有可连接事件时才去连接

    有可读事件才去读取

    有可写事件才去写入

限于网络传输能力，Channel未必时时可写，一旦Channel可写，会触发Selector的可写事件

Selector

  • accept -会在有连接请求时触发

  • connect -是客户端，连接建立后触发

  • read -可读事件

  • write -可写事件

ServerSocketChannel是用来连接的，SocketChannel是用来处理客户端发的消息的

select()：没有事件发生，阻塞，有事件，线程才会恢复运行。在事件未处理时，它不会阻塞。事件发生后要么处理要么取消。selectionKey .cancel()取消

Selector 最大的好处是可以通过阻塞方法select()拿到SelectionKey 判断时间类型从而做出不同的逻辑处理

Netty