Java基础(五) | 不得不谈的IO与NIO

本文主要讲述IO与NIO的使用及异同,通过具体的代码实例,熟悉用法;

一、IO

Java中IO布局如图1所示:


图1:IO流总览.png
  • 按流向区分
    程序读(即向内存写),为输入流;程序写(即从内存写),为输出流;

  • 按操作单元区分
    以单个字节为单位,为字节流;多个字节统一操作,为字符流;
    字节流:处理所有数据类型,图片、视频和音频;
    字符流:只能处理文本数据;

  • 按功能区分


    图2:节点流.png

    节点流:数据与程序直接连接,如图2为常见的节点流:
    处理流:
    缓冲流(BufferInputStream 增加缓冲功能,提高效率)
    转换流(InputStreamReader 实现字节流和字符流的转换)
    数据流(DataInputStream 直接操作基本类型的数据)

  • 流操作之四部曲
    1 数据源:InputStream Reader 数据汇 :OutputStream Writer
    2 纯本文:Read Writer 非纯本文:InputStream OutStream
    3 数据源设备:磁盘(File) 内存(Memory)键盘(System.in)
    数据汇设备:磁盘(File) 内存(Memory)屏幕(System.out)
    4 提高效率:利用转换流中的BufferReader等

  • 实例代码(列出目录信息)

public class FileDictory {
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        //此处注意转义字符
        File dir=new File("D:\\From-phone\\pic\\info");
        List<File> list = new ArrayList<File>();
        getDictory(dir,list);
        writeToFile(list,new File(dir,"crossinfo.txt"));
    }
    
    public static void print(List<File> list){
        for(File f : list){
            System.out.println(f.getAbsolutePath());
        }
    }
    public static void getDictory(File dir,List<File> list){
        File[] files = dir.listFiles();
        for(File f: files){
            if(f.isDirectory())
                getDictory(f,list);
            else
                list.add(f);
        }
    }

    // 操作流的基本框架
    public static void writeToFile(List<File> list,File file) throws IOException {
        // 外部创建引用,内部实例化
        BufferedWriter bw = null;
        try{
            bw = new BufferedWriter(new FileWriter(file));
            for(File f:list){
                bw.write(f.getAbsolutePath());
                bw.newLine();
            }
        }
        catch(IOException e){
            throw e;
        }
        finally{
            // 流释放检查
            try{
                if(bw!=null){
                    bw.close();//不同代码块的访问
                }
            }
            catch(IOException e){
                throw e;
            }
        }
    }
}

二、NIO

  • 核心对象
    标准NIO的核心对象为Buffer和Channel,网络NIO的核心对象为Selector;
    应用程序直接接触为Buffer,不与Channel进行交流;

  • Buffer的写读模式切换
    Buffer本身为一个数组,与普通数组不同的是具有position、limit和capacity三个参数,丰富其功能;
    写模式时,limit和capacity为数组长度,position随着写过程进行不断叠加;
    写读转换时,limit为写过程结束时position所在位置,capacity不变,position反转为数组起始位置;
    具体过程参照Buffer工作原理

  • Buffer的clear和compact方法
    clear将缓冲区数据全部清空,compact将缓冲区未读数据全部移动到缓冲区起始位置;

  • Channel的特点
    双向通道,可以实现读写功能;应用程序不直接访问Channel对象;

  • Selector对象
    Selector对象详解

  • 实例代码(文件拷贝)

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        
        FileInputStream fis = new FileInputStream("source.txt");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("destination.txt");
        FileChannel inCha = fis.getChannel();
        FileChannel outCha = fos.getChannel();
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            
        while(true){
            int res = inCha.read(buffer);
            if(res == -1){
                break;
            }
            // 实现写读模式切换
            buffer.flip();
            outCha.write(buffer);
            buffer.clear();
        }
        
        inCha.close();
        outCha.close();
        fis.close();
        fos.close();
    }

三、IO与NIO的异同

  • IO是面向流的,NIO是面向缓冲区的。

  • IO的各种流是阻塞的,NIO是非阻塞模式。

  • Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道,你可以注册多个通道使用一个选择器,然后使用一个单独的线程来“选择”通道:这些通道里已经有可以处理的输入,或者选择已准备写入的通道。这种选择机制,使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。

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