Java netty 从入门到实战 (二)-NIO 详解
FileChannel 类
应用实例2 - 本地文件读数据
实例要求：
- 1、使用前面学习后的 ByteBuffer（缓冲）和 FileChannel（通道），将 file01.txt 中的数据读入到程序，并显示在控制台屏幕
- 2、假定文件已经存在
- 3、代码演示
package com.atguigu.nio;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class NIOFileChannel02 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建文件的输入流
File file = new File("d:\\file01.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();
}
}
应用实例3 - 使用一个 Buffer 完成文件读取、写入
实例要求：
- 1、使用 FileChannel（通道）和方法 read、write，完成文件的拷贝
- 2、拷贝一个文本文件 1.txt，放在项目下即可
- 3、代码演示
package com.atguigu.nio;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class NIOFileChannel03 {
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();
}
}
应用实例4 - 拷贝文件 transferFrom 方法
- 1、实例要求：
- 2、使用 FileChannel（通道）和方法 transferFrom，完成文件的拷贝
- 3、拷贝一张图片
- 4、代码演示
package com.atguigu.nio;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class NIOFileChannel04 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
//创建相关流
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("d:\\a.jpg");
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\\a2.jpg");
//获取各个流对应的 FileChannel
FileChannel sourceCh = fileInputStream.getChannel();
FileChannel destCh = fileOutputStream.getChannel();
//使用 transferForm 完成拷贝
destCh.transferFrom(sourceCh, 0, sourceCh.size());
//关闭相关通道和流
sourceCh.close();
destCh.close();
fileInputStream.close();
fileOutputStream.close();
}
}
关于 Buffer 和 Channel 的注意事项和细节
1、ByteBuffer 支持类型化的 put 和 get，put 放入的是什么数据类型，get 就应该使用相应的数据类型来取出，否则可能有 BufferUnderflowException 异常。【举例说明】
package com.atguigu.nio;
import java.nio.ByteBuffer;
public class NIOByteBufferPutGet {
public static void main(String[] args) {
//创建一个 Buffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(64);
//类型化方式放入数据
buffer.putInt(100);
buffer.putLong(9);
buffer.putChar('尚');
buffer.putShort((short) 4);
//取出
buffer.flip();
System.out.println();
System.out.println(buffer.getInt());
System.out.println(buffer.getLong());
System.out.println(buffer.getChar());
System.out.println(buffer.getShort());
}
}
- 可以将一个普通 Buffer 转成只读 Buffer【举例说明】
package com.atguigu.nio;
import java.nio.ByteBuffer;
public class ReadOnlyBuffer {
public static void main(String[] args) {
//创建一个 buffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(64);
for (int i = 0; i < 64; i++) {
buffer.put((byte) i);
}
//读取
buffer.flip();
//得到一个只读的 Buffer
ByteBuffer readOnlyBuffer = buffer.asReadOnlyBuffer();
System.out.println(readOnlyBuffer.getClass());
//读取
while (readOnlyBuffer.hasRemaining()) {
System.out.println(readOnlyBuffer.get());
}
readOnlyBuffer.put((byte) 100); //ReadOnlyBufferException
}
}
3、NIO 还提供了 MappedByteBuffer，可以让文件直接在内存（堆外的内存）中进行修改，而如何同步到文件由 NIO 来完成。【举例说明】
package com.atguigu.nio;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
/**
* 说明 1.MappedByteBuffer 可让文件直接在内存（堆外内存）修改,操作系统不需要拷贝一次
*/
public class MappedByteBufferTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile("1.txt", "rw");
//获取对应的通道
FileChannel channel = randomAccessFile.getChannel();
/**
* 参数 1:FileChannel.MapMode.READ_WRITE 使用的读写模式
* 参数 2：0：可以直接修改的起始位置
* 参数 3:5: 是映射到内存的大小（不是索引位置），即将 1.txt 的多少个字节映射到内存
* 可以直接修改的范围就是 0-5
* 实际类型 DirectByteBuffer
*/
MappedByteBuffer mappedByteBuffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 5);
mappedByteBuffer.put(0, (byte) 'H');
mappedByteBuffer.put(3, (byte) '9');
mappedByteBuffer.put(5, (byte) 'Y');//IndexOutOfBoundsException
randomAccessFile.close();
System.out.println("修改成功~~");
}
}
Selector（选择器）
基本介绍
- 1、Java 的 NIO，用非阻塞的 IO 方式。可以用一个线程，处理多个的客户端连接，就会使用到 Selector（选择器）。
- 2、Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生（注意：多个 Channel 以事件的方式可以注册到同一个 Selector），如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道，也就是管理多个连接和请求。
- 3、只有在连接/通道真正有读写事件发生时，才会进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程。
- 4、避免了多线程之间的上下文切换导致的开销。
Selector 示意图和特点说明：
说明如下：
- 1、Netty 的 IO 线程 NioEventLoop 聚合了 Selector（选择器，也叫多路复用器），可以同时并发处理成百上千个客户端连接。
- 2、当线程从某客户端 Socket 通道进行读写数据时，若没有数据可用时，该线程可以进行其他任务。
- 3、线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其他通道上执行 IO 操作，所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。
- 4、由于读写操作都是非阻塞的，这就可以充分提升 IO 线程的运行效率，避免由于频繁 I/O 阻塞导致的线程挂起。
- 5、一个 I/O 线程可以并发处理 N 个客户端连接和读写操作，这从根本上解决了传统同步阻塞 I/O 一连接一线程模型，架构的性能、弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。
Selector 类相关方法：
注意事项
- 1、NIO 中的 ServerSocketChannel 功能类似 ServerSocket、SocketChannel 功能类似 Socket。
- 2、Selector 相关方法说明
selector.select(); //阻塞
selector.select(1000); //阻塞 1000 毫秒，在 1000 毫秒后返回
selector.wakeup(); //唤醒 selector
selector.selectNow(); //不阻塞，立马返还
NIO 非阻塞网络编程原理分析图
NIO 非阻塞网络编程相关的（Selector、SelectionKey、ServerScoketChannel 和 SocketChannel）
关系梳理图
对上图的说明：
- 1、当客户端连接时，会通过 ServerSocketChannel 得到 SocketChannel。
- 2、Selector 进行监听 select 方法，返回有事件发生的通道的个数。
- 3、将 socketChannel 注册到 Selector 上，register(Selector sel, int ops)，一个 Selector 上可以注册多个 SocketChannel。
- 4、注册后返回一个 SelectionKey，会和该 Selector 关联（集合）。
- 5、进一步得到各个 SelectionKey（有事件发生）。
- 6、在通过 SelectionKey 反向获取 SocketChannel，方法 channel()。
- 7、可以通过得到的 channel，完成业务处理。
- 8 直接看后面代码吧
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