Java NIO API有哪些

小編給大家分享一下Java NIO API有哪些，相信大部分人都還不怎么了解，因此分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后大有收獲，下面讓我們一起去了解一下吧！

NIO API主要集中在java.nio和它的subpackages中：

java.nio

定義了Buffer及其數(shù)據(jù)類型相關(guān)的子類。其中被java.nio.channels中的類用來進(jìn)行IO操作的ByteBuffer的作用非常重要。

java.nio.channels

定義了一系列處理IO的Channel接口以及這些接口在文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊上的實(shí)現(xiàn)。通過Selector這個類，還提供了進(jìn)行異步IO操作的辦法。這個包可以說是NIO API的核心。

java.nio.channels.spi

定義了可用來實(shí)現(xiàn)channel和selector API的抽象類。

java.nio.charset

定義了處理字符編碼和解碼的類。

java.nio.charset.spi

定義了可用來實(shí)現(xiàn)charset API的抽象類。

java.nio.channels.spi和java.nio.charset.spi這兩個包主要被用來對現(xiàn)有NIO API進(jìn)行擴(kuò)展，在實(shí)際的使用中，我們一般只和另外的3個包打交道。下面將對這3個包一一介紹。

Package java.nio

這個包主要定義了Buffer及其子類。Buffer定義了一個線性存放primitive type數(shù)據(jù)的容器接口。對于除boolean以外的其他primitive type，都有一個相應(yīng)的Buffer子類，ByteBuffer是其中最重要的一個子類。

下面這張UML類圖描述了java.nio中的類的關(guān)系：

Buffer

定義了一個可以線性存放primitive type數(shù)據(jù)的容器接口。Buffer主要包含了與類型（byte, char…）無關(guān)的功能。值得注意的是Buffer及其子類都不是線程安全的。

每個Buffer都有以下的屬性：

capacity

這個Buffer最多能放多少數(shù)據(jù)。capacity一般在buffer被創(chuàng)建的時候指定。

limit

在Buffer上進(jìn)行的讀寫操作都不能越過這個下標(biāo)。當(dāng)寫數(shù)據(jù)到buffer中時，limit一般和capacity相等，當(dāng)讀數(shù)據(jù)時，limit代表buffer中有效數(shù)據(jù)的長度。

position

讀/寫操作的當(dāng)前下標(biāo)。當(dāng)使用buffer的相對位置進(jìn)行讀/寫操作時，讀/寫會從這個下標(biāo)進(jìn)行，并在操作完成后，buffer會更新下標(biāo)的值。

mark

一個臨時存放的位置下標(biāo)。調(diào)用mark()會將mark設(shè)為當(dāng)前的position的值，以后調(diào)用reset()會將position屬性設(shè)置為mark的值。mark的值總是小于等于position的值，如果將position的值設(shè)的比mark小，當(dāng)前的mark值會被拋棄掉。

這些屬性總是滿足以下條件：

0 <= mark <= position <= limit <= capacity

limit和position的值除了通過limit()和position()函數(shù)來設(shè)置，也可以通過下面這些函數(shù)來改變：

Buffer clear()

把position設(shè)為0，把limit設(shè)為capacity，一般在把數(shù)據(jù)寫入Buffer前調(diào)用。

Buffer flip()

把limit設(shè)為當(dāng)前position，把position設(shè)為0，一般在從Buffer讀出數(shù)據(jù)前調(diào)用。

Buffer rewind()

把position設(shè)為0，limit不變，一般在把數(shù)據(jù)重寫入Buffer前調(diào)用。

Buffer對象有可能是只讀的，這時，任何對該對象的寫操作都會觸發(fā)一個ReadOnlyBufferException。isReadOnly()方法可以用來判斷一個Buffer是否只讀。

ByteBuffer

在Buffer的子類中，ByteBuffer是一個地位較為特殊的類，因?yàn)樵趈ava.io.channels中定義的各種channel的IO操作基本上都是圍繞ByteBuffer展開的。

ByteBuffer定義了4個static方法來做創(chuàng)建工作：

ByteBuffer allocate(int capacity)

創(chuàng)建一個指定capacity的ByteBuffer。

ByteBuffer allocateDirect(int capacity)

創(chuàng)建一個direct的ByteBuffer，這樣的ByteBuffer在參與IO操作時性能會更好（很有可能是在底層的實(shí)現(xiàn)使用了DMA技術(shù)），相應(yīng)的，創(chuàng)建和回收direct的ByteBuffer的代價也會高一些。isDirect()方法可以檢查一個buffer是否是direct的。

ByteBuffer wrap(byte [] array)
ByteBuffer wrap(byte [] array, int offset, int length)

把一個byte數(shù)組或byte數(shù)組的一部分包裝成ByteBuffer。

ByteBuffer定義了一系列g(shù)et和put操作來從中讀寫byte數(shù)據(jù)，如下面幾個：

byte get()
ByteBuffer get(byte [] dst)
byte get(int index)

ByteBuffer put(byte b)
ByteBuffer put(byte [] src)
ByteBuffer put(int index, byte b)

這些操作可分為絕對定位和相對定為兩種，相對定位的讀寫操作依靠position來定位Buffer中的位置，并在操作完成后會更新position的值。

在其它類型的buffer中，也定義了相同的函數(shù)來讀寫數(shù)據(jù)，***不同的就是一些參數(shù)和返回值的類型。

除了讀寫byte類型數(shù)據(jù)的函數(shù)，ByteBuffer的一個特別之處是它還定義了讀寫其它primitive數(shù)據(jù)的方法，如：

int getInt()

從ByteBuffer中讀出一個int值。

ByteBuffer putInt(int value)

寫入一個int值到ByteBuffer中。

讀寫其它類型的數(shù)據(jù)牽涉到字節(jié)序問題，ByteBuffer會按其字節(jié)序（大字節(jié)序或小字節(jié)序）寫入或讀出一個其它類型的數(shù)據(jù)（int,long&hellip;）。字節(jié)序可以用order方法來取得和設(shè)置：

ByteOrder order()

返回ByteBuffer的字節(jié)序。

ByteBuffer order(ByteOrder bo)

設(shè)置ByteBuffer的字節(jié)序。

ByteBuffer另一個特別的地方是可以在它的基礎(chǔ)上得到其它類型的buffer。如：

CharBuffer asCharBuffer()

為當(dāng)前的ByteBuffer創(chuàng)建一個CharBuffer的視圖。在該視圖buffer中的讀寫操作會按照ByteBuffer的字節(jié)序作用到ByteBuffer中的數(shù)據(jù)上。

用這類方法創(chuàng)建出來的buffer會從ByteBuffer的position位置開始到limit位置結(jié)束，可以看作是這段數(shù)據(jù)的視圖。視圖buffer的readOnly屬性和direct屬性與ByteBuffer的一致，而且也只有通過這種方法，才可以得到其他數(shù)據(jù)類型的direct buffer。

ByteOrder

用來表示ByteBuffer字節(jié)序的類，可將其看成java中的enum類型。主要定義了下面幾個static方法和屬性：

ByteOrder BIG_ENDIAN

代表大字節(jié)序的ByteOrder。

ByteOrder LITTLE_ENDIAN

代表小字節(jié)序的ByteOrder。

ByteOrder nativeOrder()

返回當(dāng)前硬件平臺的字節(jié)序。

MappedByteBuffer

ByteBuffer的子類，是文件內(nèi)容在內(nèi)存中的映射。這個類的實(shí)例需要通過FileChannel的map()方法來創(chuàng)建。

接下來看看一個使用ByteBuffer的例子，這個例子從標(biāo)準(zhǔn)輸入不停地讀入字符，當(dāng)讀滿一行后，將收集的字符寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出：

public static void main(String [] args) throws IOException { // 創(chuàng)建一個capacity為256的ByteBuffer ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(256); while (true) { // 從標(biāo)準(zhǔn)輸入流讀入一個字符 int c = System.in.read(); // 當(dāng)讀到輸入流結(jié)束時，退出循環(huán) if (c == -1) break;  // 把讀入的字符寫入ByteBuffer中 buf.put((byte) c); // 當(dāng)讀完一行時，輸出收集的字符 if (c == '\n') { // 調(diào)用flip()使limit變?yōu)楫?dāng)前的position的值,position變?yōu)?, // 為接下來從ByteBuffer讀取做準(zhǔn)備 buf.flip(); // 構(gòu)建一個byte數(shù)組 byte [] content = new byte[buf.limit()]; // 從ByteBuffer中讀取數(shù)據(jù)到byte數(shù)組中 buf.get(content); // 把byte數(shù)組的內(nèi)容寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出 System.out.print(new String(content)); // 調(diào)用clear()使position變?yōu)?,limit變?yōu)閏apacity的值， // 為接下來寫入數(shù)據(jù)到ByteBuffer中做準(zhǔn)備 buf.clear(); } } }

Package java.nio.channels

這個包定義了Channel的概念，Channel表現(xiàn)了一個可以進(jìn)行IO操作的通道（比如，通過FileChannel，我們可以對文件進(jìn)行讀寫操作）。java.nio.channels包含了文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊相關(guān)的channel類。這個包通過Selector和SelectableChannel這兩個類，還定義了一個進(jìn)行異步（non-blocking）IO操作的API，這對需要高性能IO的應(yīng)用非常重要。

下面這張UML類圖描述了java.nio.channels中interface的關(guān)系：

Channel

Channel表現(xiàn)了一個可以進(jìn)行IO操作的通道，該interface定義了以下方法：

boolean isOpen()

該Channel是否是打開的。

void close()

關(guān)閉這個Channel，相關(guān)的資源會被釋放。

ReadableByteChannel

定義了一個可從中讀取byte數(shù)據(jù)的channel interface。

int read(ByteBuffer dst)

從channel中讀取byte數(shù)據(jù)并寫到ByteBuffer中。返回讀取的byte數(shù)。

WritableByteChannel

定義了一個可向其寫byte數(shù)據(jù)的channel interface。

int write(ByteBuffer src)

從ByteBuffer中讀取byte數(shù)據(jù)并寫到channel中。返回寫出的byte數(shù)。

ByteChannel

ByteChannel并沒有定義新的方法，它的作用只是把ReadableByteChannel和WritableByteChannel合并在一起。

ScatteringByteChannel

繼承了ReadableByteChannel并提供了同時往幾個ByteBuffer中寫數(shù)據(jù)的能力。

GatheringByteChannel

繼承了WritableByteChannel并提供了同時從幾個。

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