Java的nio读书笔记

本文的分析基于java8，jdk的版本为jdk1.8.0_91。

什么是nio

概念

与oio的对比

典型代码

以文件的读取为例。这里不再赘述oio中文件读取过程，可以参考攻破JAVA NIO技术壁垒。

创建NIOTest类，假设file.txt的内容为1234567890abcdefghijklmnopqrstuvwxy，利用Java的nio读取文件的简单代码如下：

public class NIOTest {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(4);//①
        Path path = Paths.get(System.getProperty("user.dir") + "/assets/file.txt");
        FileChannel fileChannel = FileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);//②
        int len = fileChannel.read(byteBuffer);//③
        while (len != -1) {
            byteBuffer.flip();//④
            while (byteBuffer.hasRemaining()){
                System.out.print((char) byteBuffer.get());//⑤
            }
            byteBuffer.clear();//⑥
            len = fileChannel.read(byteBuffer);//⑦
        }
    }
}

①为byteBuffer分配空间（这里使用的是HeapByteBuffer）；
②获取文件的fileChannel（实际上是FileChannel的一个实现类：FileChannelImpl）；
③从channel中读取数据到byteBuffer；
④flip这个buffer（flip可以理解为反转，将buffer设置为一种可以进行读取的状态，具体见后文分析）；
⑤从byteBuffer中逐个获取byte；
⑥clear这个buffer（清空buffer，将buffer设置为一种可以重新从channel缓存数据的状态，具体见后文分析）

重复④至⑥步直到文件被读取完毕。

控制台显示出1234567890abcdefghijklmnopqrstuvwxy

Channel简单介绍

Buffer简单介绍

为什么要`flip()`

如果我们注释掉byteBuffer.flip();//④，控制台输出为v。

下面我们看一下flip()的源码：

进入java.nio.Buffer类的flip()方法：

    public final Buffer flip() {
        limit = position;
        position = 0;
        mark = -1;
        return this;
    }

可以看到，flip做了三件事：把limit置为当前position的值，把position置零，把mark置为-1。源码里有这样一段描述：

Flips this buffer. The limit is set to the current position and then the position is set to zero. If the mark is defined then it is discarded.

flip将当前limit设为position的值，这样就限定了当前position之前的数据是可用的；然后把position置零，这样我们可以从头开始读取数据。所以需要先flip再读取数据。

为什么要`clear()`

如果我们注释掉byteBuffer.clear();//⑥，控制台输出为123412341234...一直循环，程序进入死循环。

为什么第2次及以后的channel.read需要先clear buffer？下面看一下源码：

进入fileChannel.read(byteBuffer)方法，实际上是进入了FileChannel的实现类sun.nio.ch.FileChannelImpl的public int read(ByteBuffer var1)方法：

    public int read(ByteBuffer var1) throws IOException {
        this.ensureOpen();
        if(!this.readable) {
            throw new NonReadableChannelException();
        } else {
            Object var2 = this.positionLock;
            synchronized(this.positionLock) {
                int var3 = 0;
                int var4 = -1;

                byte var5;
                try {
                    this.begin();
                    var4 = this.threads.add();
                    if(this.isOpen()) {
                        do {
                            var3 = IOUtil.read(this.fd, var1, -1L, this.nd);//①
                        } while(var3 == -3 && this.isOpen());

                        int var12 = IOStatus.normalize(var3);
                        return var12;
                    }

                    var5 = 0;
                } finally {
                    this.threads.remove(var4);
                    this.end(var3 > 0);

                    assert IOStatus.check(var3);

                }

                return var5;
            }
        }
    }

①关键步骤，进入IOUtil.read中

IOUtil代码片段：

    static int read(FileDescriptor var0, ByteBuffer var1, long var2, NativeDispatcher var4) throws IOException {
        if(var1.isReadOnly()) {
            throw new IllegalArgumentException("Read-only buffer");
        } else if(var1 instanceof DirectBuffer) {
            return readIntoNativeBuffer(var0, var1, var2, var4);
        } else {
            ByteBuffer var5 = Util.getTemporaryDirectBuffer(var1.remaining());//①

            int var7;
            try {
                int var6 = readIntoNativeBuffer(var0, var5, var2, var4);
                var5.flip();
                if(var6 > 0) {
                    var1.put(var5);
                }

                var7 = var6;
            } finally {
                Util.offerFirstTemporaryDirectBuffer(var5);
            }

            return var7;
        }
    }

①根据var1（其实就是文章开头的NIOTest中的byteBuffer）创建一个临时的ByteBuffer：var5。var5的limit属性与byteBuffer.remaining()有关

进入byteBuffer.remaining()：

    public final int remaining() {
        return limit - position;
    }

原来，如果不clear()，这里的remaining则会是0，所以var5的limit就是0，这样len = fileChannel.read(byteBuffer);//⑦的len就一直是0（不能从channel中读取到byteBuffer中），所以byteBuffer没有被覆盖，程序也陷入死循环。

Selector简单介绍

文件NIO的相关典型用法

Channel获取

从FileInputStream中获取

        File file = new File(System.getProperty("user.dir") + "/assets/file.txt");
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
        FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();

利用FileChannel获取

        Path path = Paths.get(System.getProperty("user.dir") + "/assets/file.txt");
        FileChannel fileChannel = FileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);

注意，Path是从JDK1.7开始的一个新的类。

最后编辑于：2018.04.22 23:45:24