Netty之JavaNIO编程模型介绍01

缓冲区（Buffer）：缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块，可以理解成是一个容器对象(含数组)，该对象提供了一组方法，可以更轻松地使用内存块，，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer，

1. 在 NIO 中，Buffer 是一个顶层父类，它是一个抽象类, 类的层级关系图:

通过名称也比较直观的能看出每个具体Buffer的作用。

2. Buffer类定义了所有的缓冲区都具有的四个属性来提供关于其所包含的数据元素的信息:

private int mark = -1;

private int position = 0;

private int limit;

private int capacity;

| 属性 | 描述 |

| — | :-- |

| Capacity | 容量，即可以容纳的最大数据量；在缓冲区创建时被设定并且不能改变 |

| Limit | 表示缓冲区的当前终点，不能对缓冲区超过极限的位置进行读写操作。且极限是可以修改的 |

| Position | 位置，下一个要被读或写的元素的索引，每次读写缓冲区数据时都会改变改值，为下次读写作准备 |

| Mark | 标记 |

3. Buffer类相关方法一览

public abstract class Buffer {

//JDK1.4时，引入的api

public final int capacity( )//返回此缓冲区的容量

public final int position( )//返回此缓冲区的位置

public final Buffer position (int newPositio)//设置此缓冲区的位置

public final int limit( )//返回此缓冲区的限制

public final Buffer limit (int newLimit)//设置此缓冲区的限制

public final Buffer mark( )//在此缓冲区的位置设置标记

public final Buffer reset( )//将此缓冲区的位置重置为以前标记的位置

public final Buffer clear( )//清除此缓冲区, 即将各个标记恢复到初始状态，但是数据并没有真正擦除, 后面操作会覆盖

public final Buffer flip( )//反转此缓冲区

public final Buffer rewind( )//重绕此缓冲区

public final int remaining( )//返回当前位置与限制之间的元素数

public final boolean hasRemaining( )//告知在当前位置和限制之间是否有元素

public abstract boolean isReadOnly( );//告知此缓冲区是否为只读缓冲区

//JDK1.6时引入的api

public abstract boolean hasArray();//告知此缓冲区是否具有可访问的底层实现数组

public abstract Object array();//返回此缓冲区的底层实现数组

public abstract int arrayOffset();//返回此缓冲区的底层实现数组中第一个缓冲区元素的偏移量

public abstract boolean isDirect();//告知此缓冲区是否为直接缓冲区

}

4. ByteBuffer

从前面可以看出对于 Java 中的基本数据类型(boolean除外)，都有一个 Buffer 类型与之相对应，最常用的自然是ByteBuffer 类（二进制数据），该类的主要方法如下

public abstract class ByteBuffer {

//缓冲区创建相关api

public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity)//创建直接缓冲区

public static ByteBuffer allocate(int capacity)//设置缓冲区的初始容量

public static ByteBuffer wrap(byte[] array)//把一个数组放到缓冲区中使用

//构造初始化位置offset和上界length的缓冲区

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

//缓存区存取相关API

public abstract byte get( );//从当前位置position上get，get之后，position会自动+1

public abstract byte get (int index);//从绝对位置get

public abstract ByteBuffer put (byte b);//从当前位置上添加，put之后，position会自动+1

public abstract ByteBuffer put (int index, byte b);//从绝对位置上put

}

1. NIO的通道类似于流，但有些区别如下：

2. 通道可以同时进行读写，而流只能读或者只能写

3. 通道可以实现异步读写数据

4. 通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲

2. BIO 中的 stream 是单向的，例如 FileInputStream 对象只能进行读取数据的操作，而 NIO 中的通道(Channel)是双向的，可以读操作，也可以写操作。

3. Channel在NIO中是一个接口public interface Channel extends Closeable{}

4. 常用的 Channel 类有：FileChannel、DatagramChannel、ServerSocketChannel 和 SocketChannel。【ServerSocketChanne 类似 ServerSocket , SocketChannel 类似 Socket】

5. FileChannel 用于文件的数据读写，DatagramChannel 用于 UDP 的数据读写，ServerSocketChannel 和 SocketChannel 用于 TCP 的数据读写。

FileChannel主要用来对本地文件进行 IO 操作，常见的方法有

public int read(ByteBuffer dst) ，从通道读取数据并放到缓冲区中

public int write(ByteBuffer src) ，把缓冲区的数据写到通道中

public long transferFrom(ReadableByteChannel src, long position, long count)，从目标通道中复制数据到当前通道

public long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target)，把数据从当前通道复制给目标通道

通过前面介绍的内容完成一些简单的NIO文件操作，代码如下：

package com.dpb.netty.nio;

import java.io.FileOutputStream;

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.channels.FileChannel;

/**

• @program: netty4demo

• @description:

• @author: 波波烤鸭

• @create: 2019-12-28 11:37

*/

public class NioChannel01 {

public static void main(String[] args) throws Exception{

String str = “hello,bobokaoya”;

//创建一个输出流->channel

FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(“c:\tools\netty.txt”);

//通过 fileOutputStream 获取 对应的 FileChannel

//这个 fileChannel 真实 类型是 FileChannelImpl

FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel();

//创建一个缓冲区 ByteBuffer

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

//将 str 放入 byteBuffer

byteBuffer.put(str.getBytes());

//对byteBuffer 进行flip

byteBuffer.flip();

//将byteBuffer 数据写入到 fileChannel

fileChannel.write(byteBuffer);

fileOutputStream.close();

}

}

package com.dpb.netty.nio;

import java.io.File;

import java.io.FileInputStream;

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.channels.FileChannel;

/**

• @program: netty4demo

• @description:

• @author: 波波烤鸭

• @create: 2019-12-28 11:41

*/

public class NioChannel02 {

public static void main(String[] args) throws Exception {

//创建文件的输入流

File file = new File(“c:\tools\netty.txt”);

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);

//通过fileInputStream 获取对应的FileChannel -> 实际类型 FileChannelImpl

FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();

//创建缓冲区

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate((int) file.length());

//将 通道的数据读入到Buffer

fileChannel.read(byteBuffer);

//将byteBuffer 的 字节数据 转成String

System.out.println(new String(byteBuffer.array()));

fileInputStream.close();

}

}

package com.dpb.netty.nio;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileOutputStream;

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.channels.FileChannel;

/**

• @program: netty4demo

• @description:

• @author: 波波烤鸭

• @create: 2019-12-28 11:44

*/

public class NioChannel03 {

public static void main(String[] args) throws Exception {

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(“1.txt”);

FileChannel fileChannel01 = fileInputStream.getChannel();

FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(“2.txt”);

FileChannel fileChannel02 = fileOutputStream.getChannel();

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);

while (true) { //循环读取

//这里有一个重要的操作，一定不要忘了

/*

public final Buffer clear() {

position = 0;

limit = capacity;

mark = -1;

return this;

}

*/

byteBuffer.clear(); //清空buffer

int read = fileChannel01.read(byteBuffer);

System.out.println(“read =” + read);

if(read == -1) { //表示读完

break;

}

//将buffer 中的数据写入到 fileChannel02 – 2.txt

byteBuffer.flip();

fileChannel02.write(byteBuffer);

}

//关闭相关的流

fileInputStream.close();

fileOutputStream.close();

}

}

接下来我们同transferFrom方法来实现一个文件的复制操作。

package com.dpb.netty.nio;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileOutputStream;

import java.nio.channels.FileChannel;

/**

• @program: netty4demo

• @description:

• @author: 波波烤鸭

• @create: 2019-12-28 11:49

*/

public class NioChannel04 {

public static void main(String[] args) throws Exception {

//创建相关流