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本篇內容主要講解“ Java 中 Buffer 和 Chanel 怎么使用”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓丸趣 TV 小編來帶大家學習“ Java 中 Buffer 和 Chanel 怎么使用”吧!
1. 基本 概念
IO 是主存和外部設備 (硬盤、終端和網絡等) 拷貝數據的過程。IO 是操作系統的底層功能實現，底層通過 I/O 指令進行完成。
所有語言運行時系統提供執行 I/O 較高級別的工具。(c 的 printf scanf,java 的面向對象封裝)
2. Java 標準 io 回顧
Java 標準 IO 類庫是 io 面向對象的一種抽象。基于本地方法的底層實現，我們無須關注底層實現。InputStream\OutputStream(字節流)：一次傳送一個字節。Reader\Writer(字符流)：一次一個字符。
3. nio 簡介
nio 是 java New IO 的簡稱，在 jdk1.4 里提供的新 api。Sun 官方標榜的特性如下：
– 為所有的原始類型提供 (Buffer) 緩存支持。
– 字符集編碼解碼解決方案。
– Channel：一個新的原始 I/O 抽象。
– 支持鎖和內存映射文件的文件訪問接口。
– 提供多路 (non-bloking) 非阻塞式的高伸縮性網絡 I/O。
本文將圍繞這幾個特性進行學習和介紹。
4. Buffer Chanel
Channel 和 buffer 是 NIO 是兩個最基本的數據類型抽象。
Buffer:
– 是一塊連續的內存塊。
– 是 NIO 數據讀或寫的中轉地。
Channel:
– 數據的源頭或者數據的目的地
– 用于向 buffer 提供數據或者讀取 buffer 數據 ,buffer 對象的唯一接口。
– 異步 I/O 支持
package sample;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class CopyFile {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String infile = C:\\copy.sql
String outfile = C:\\copy.txt
// 獲取源文件和目標文件的輸入輸出流
FileInputStream fin = new FileInputStream(infile);
FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outfile);
// 獲取輸入輸出通道
FileChannel fcin = fin.getChannel();
FileChannel fcout = fout.getChannel();
// 創建緩沖區
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
while (true) {
// clear 方法重設緩沖區，使它可以接受讀入的數據
buffer.clear();
// 從輸入通道中將數據讀到緩沖區
int r = fcin.read(buffer);
// read 方法返回讀取的字節數，可能為零，如果該通道已到達流的末尾，則返回 -1
if (r == -1) {
break;
}
// flip 方法讓緩沖區可以將新讀入的數據寫入另一個通道
buffer.flip();
// 從輸出通道中將數據寫入緩沖區
fcout.write(buffer);
}
}
}其中 buffer 內部結構如下 ( 下圖拷貝自資料 ):
Buffer 常見方法：
flip(): 寫模式轉換成讀模式
rewind()：將 position 重置為 0，一般用于重復讀。
clear()：清空 buffer，準備再次被寫入 (position 變成 0，limit 變成 capacity)。
compact(): 將未讀取的數據拷貝到 buffer 的頭部位。
mark()、reset():mark 可以標記一個位置，reset 可以重置到該位置。
Buffer 常見類型：ByteBuffer、MappedByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer。
channel 常見類型 :FileChannel、DatagramChannel(UDP)、SocketChannel(TCP)、ServerSocketChannel(TCP)
在本機上面做了個簡單的性能測試。我的筆記本性能一般。(具體代碼可以見附件。見 nio.sample.filecopy 包下面的例子) 以下是參考數據：
– 場景 1：Copy 一個 370M 的文件
– 場景 2: 三個線程同時拷貝，每個線程拷貝一個 370M 文件
Buffer 常見方法：
flip(): 寫模式轉換成讀模式
rewind()：將 position 重置為 0，一般用于重復讀。
clear()：清空 buffer，準備再次被寫入 (position 變成 0，limit 變成 capacity)。
compact(): 將未讀取的數據拷貝到 buffer 的頭部位。
mark()、reset():mark 可以標記一個位置，reset 可以重置到該位置。
Buffer 常見類型：ByteBuffer、MappedByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer。
channel 常見類型 :FileChannel、DatagramChannel(UDP)、SocketChannel(TCP)、ServerSocketChannel(TCP)
在本機上面做了個簡單的性能測試。我的筆記本性能一般。(具體代碼可以見附件。見 nio.sample.filecopy 包下面的例子) 以下是參考數據：
– 場景 1：Copy 一個 370M 的文件
– 場景 2: 三個線程同時拷貝，每個線程拷貝一個 370M 文件
5. nio.charset
字符編碼解碼 : 字節碼本身只是一些數字，放到正確的上下文中被正確被解析。向 ByteBuffer 中存放數據時需要考慮字符集的編碼方式，讀取展示 ByteBuffer 數據時涉及對字符集解碼。
Java.nio.charset 提供了編碼解碼一套解決方案。
以我們最常見的 http 請求為例，在請求的時候必須對請求進行正確的編碼。在得到響應時必須對響應進行正確的解碼。
以下代碼向 baidu 發一次請求，并獲取結果進行顯示。例子演示到了 charset 的使用。
例子 2BaiduReader.java
package nio.readpage;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.io.IOException;
public class BaiduReader {
private Charset charset = Charset.forName( GBK // 創建 GBK 字符集
private SocketChannel channel;
public void readHTMLContent() {
try {
InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(www.baidu.com , 80);
//step1: 打開連接
channel = SocketChannel.open(socketAddress);
//step2: 發送請求，使用 GBK 編碼
channel.write(charset.encode( GET + / HTTP/1.1 + \r\n\r\n));
//step3: 讀取數據
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 創建 1024 字節的緩沖
while (channel.read(buffer) != -1) {buffer.flip();// flip 方法在讀緩沖區字節操作之前調用。System.out.println(charset.decode(buffer));
// 使用 Charset.decode 方法將字節轉換為字符串
buffer.clear();// 清空緩沖} catch (IOException e) {System.err.println(e.toString());
} finally {if (channel != null) {
try {channel.close();
} catch (IOException e) {public static void main(String[] args) {new BaiduReader().readHTMLContent();}6. 非阻塞 IO
關于非阻塞 IO 將從何為阻塞、何為非阻塞、非阻塞原理和異步核心 API 幾個方面來理解。
何為阻塞？
一個常見的網絡 IO 通訊流程如下 :
該網絡通訊過程來理解一下何為阻塞 :
在以上過程中若連接還沒到來，那么 accept 會阻塞 , 程序運行到這里不得不掛起，CPU 轉而執行其他線程。
在以上過程中若數據還沒準備好，read 會一樣也會阻塞。
阻塞式網絡 IO 的特點：多線程處理多個連接。每個線程擁有自己的?？臻g并且占用一些 CPU 時間。每個線程遇到外部為準備好的時候，都會阻塞掉。阻塞的結果就是會帶來大量的進程上下文切換。且大部分進程上下文切換可能是無意義的。比如假設一個線程監聽一個端口，一天只會有幾次請求進來，但是該 cpu 不得不為該線程不斷做上下文切換嘗試，大部分的切換以阻塞告終。
何為非阻塞？
下面有個隱喻：
一輛從 A 開往 B 的公共汽車上，路上有很多點可能會有人下車。司機不知道哪些點會有哪些人會下車，對于需要下車的人，如何處理更好？
1. 司機過程中定時詢問每個乘客是否到達目的地，若有人說到了，那么司機停車，乘客下車。(類似阻塞式)
2. 每個人告訴售票員自己的目的地，然后睡覺，司機只和售票員交互，到了某個點由售票員通知乘客下車。(類似非阻塞)
很顯然，每個人要到達某個目的地可以認為是一個線程，司機可以認為是 CPU。在阻塞式里面，每個線程需要不斷的輪詢，上下文切換，以達到找到目的地的結果。而在非阻塞方式里，每個乘客 (線程) 都在睡覺 (休眠)，只在真正外部環境準備好了才喚醒，這樣的喚醒肯定不會阻塞。
非阻塞的原理
把整個過程切換成小的任務，通過任務間協作完成。
由一個專門的線程來處理所有的 IO 事件，并負責分發。
事件驅動機制：事件到的時候觸發，而不是同步的去監視事件。
線程通訊：線程之間通過 wait,notify 等方式通訊。保證每次上下文切換都是有意義的。減少無謂的進程切換。
以下是異步 IO 的結構：
Reactor 就是上面隱喻的售票員角色。每個線程的處理流程大概都是讀取數據、解碼、計算處理、編碼、發送響應。
到此，相信大家對“ Java 中 Buffer 和 Chanel 怎么使用”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是丸趣 TV 網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！
