第十二章 NIO

12、NIO
12.1 Java NIO 概述	1课时
12.2 Java NIO.2 之Path、Paths 与 Files 的使用	1课时
12.3 自动资源管理	1课时
12.4 缓冲区(Buffer)	1课时
12.5 通道(Channel)与文件通道(FileChannel)	1课时
12.6管道(Pipe)中的SinkChannel和SourceChannel	1课时
12.7 字符集(Charset)	1课时

##12-1 Java NIO 概述

Java NIO 概述

• Java NIO (New IO，Non-Blocking IO)是从Java 1.4版本开始引入的一套新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。

NIO. 2

• 随着 JDK 7 的发布，Java对NIO进行了极大的扩展，增强了对文件处理和文件系统特性的支持，以至于我们称他们为 NIO.2。因为 NIO 提供的一些功能，NIO已经成为文件处理中越来越重要的部分。

Java NIO 与 IO 的主要区别

<tr>
	<td >IO</td>
    <td >NIO</td>
</tr>
<tr>
	<td >面向流(Stream Oriented)：单向的</td>
    <td >面向缓冲区(Buffer Oriented)：通道是单向的，也可以是双向的</td>
</tr>
<tr>
	<td >阻塞IO(Blocking IO)</td>
    <td >非阻塞IO(Non Blocking IO)</td>
</tr>
<tr>
	<td >(无)</td>
    <td >选择器(Selectors)</td>
</tr>

##12-2 NIO.2 之 Path、Paths、Files的使用

Path接口

• Path 常用方法：

  • String toString() ： 返回调用 Path 对象的字符串表示形式
  • boolean startsWith(String path) : 判断是否以 path 路径开始
  • boolean endsWith(String path) : 判断是否以 path 路径结束
  • boolean isAbsolute() : 判断是否是绝对路径
  • Path getParent() ：返回Path对象包含整个路径，不包含 Path 对象指定的文件路径
  • Path getRoot() ：返回调用 Path 对象的根路径
  • Path getFileName() : 返回与调用 Path 对象关联的文件名
  • Path getName(int idx) : 返回指定索引位置 idx 的路径名称
  • int getNameCount() : 返回Path 根目录后面元素的数量
  • Path toAbsolutePath() : 作为绝对路径返回调用 Path 对象
  • Path resolve(Path p) :合并两个路径，返回合并后的路径对应的Path对象
  • File toFile(): 将Path转化为File类的对象

• java.nio.file.Files 用于操作文件或目录的工具类。

• Files常用方法：

  • Path copy(Path src, Path dest, CopyOption … how) : 文件的复制
  • Path createDirectory(Path path, FileAttribute<?> … attr) : 创建一个目录
  • Path createFile(Path path, FileAttribute<?> … arr) : 创建一个文件
  • void delete(Path path) : 删除一个文件，如果不存在，执行报错
  • void deleteIfExists(Path path) : Path对应的文件如果存在，执行删除
  • Path move(Path src, Path dest, CopyOption…how) : 将 src 移动到 dest 位置
  • long size(Path path) : 返回 path 指定文件的大小

• Files常用方法：用于判断

  • boolean exists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否存在
  • boolean isDirectory(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是目录
  • boolean isRegularFile(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是文件
  • boolean isHidden(Path path) : 判断是否是隐藏文件
  • boolean isReadable(Path path) : 判断文件是否可读
  • boolean isWritable(Path path) : 判断文件是否可写
  • boolean notExists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否不存在

• Files常用方法：用于操作内容

  • SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption…how) : 获取与指定文件的连接，how 指定打开方式。
  • DirectoryStream newDirectoryStream(Path path) : 打开 path 指定的目录
  • InputStream newInputStream(Path path, OpenOption…how):获取 InputStream 对象
  • OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption…how) : 获取 OutputStream 对象

Path案例

/**
 * 1. jdk 7.0 时，引入了 Path、Paths、Files三个类。
 * 2.此三个类声明在：java.nio.file包下。
 * 3.Path可以看做是java.io.File类的升级版本。也可以表示文件或文件目录，与平台无关
 *
 * 4.如何实例化Path:使用Paths.
 * 	 static Path get(String first, String … more) : 用于将多个字符串串连成路径
 *   static Path get(URI uri): 返回指定uri对应的Path路径
 */
public class PathTest {

	//Path中的常用方法
	@Test
	public void test2(){
		Path path1 = Paths.get("d:\\", "nio\\nio1\\nio2\\hello.txt");
		Path path2 = Paths.get("hello.txt");

//		String toString() ： 返回调用 Path 对象的字符串表示形式
		System.out.println(path1);

//		boolean startsWith(String path) : 判断是否以 path 路径开始
		System.out.println(path1.startsWith("d:\\nio"));
//		boolean endsWith(String path) : 判断是否以 path 路径结束
		System.out.println(path1.endsWith("hello.txt"));
//		boolean isAbsolute() : 判断是否是绝对路径
		System.out.println(path1.isAbsolute() + "~");
		System.out.println(path2.isAbsolute() + "~");
//		Path getParent() ：返回Path对象包含整个路径，不包含 Path 对象指定的文件路径
		System.out.println(path1.getParent());
		System.out.println(path2.getParent());
//		Path getRoot() ：返回调用 Path 对象的根路径
		System.out.println(path1.getRoot());
		System.out.println(path2.getRoot());
//		Path getFileName() : 返回与调用 Path 对象关联的文件名
		System.out.println(path1.getFileName() + "~");
		System.out.println(path2.getFileName() + "~");
//		int getNameCount() : 返回Path 根目录后面元素的数量
//		Path getName(int idx) : 返回指定索引位置 idx 的路径名称
		for(int i = 0;i < path1.getNameCount();i++){
			System.out.println(path1.getName(i) + "*****");
		}

//		Path toAbsolutePath() : 作为绝对路径返回调用 Path 对象
		System.out.println(path1.toAbsolutePath());
		System.out.println(path2.toAbsolutePath());
//		Path resolve(Path p) :合并两个路径，返回合并后的路径对应的Path对象
		Path path3 = Paths.get("d:\\", "nio");
		Path path4 = Paths.get("nioo\\hi.txt");
		path3 = path3.resolve(path4);
		System.out.println(path3);

//		File toFile(): 将Path转化为File类的对象
		File file = path1.toFile();//Path--->File的转换

		Path newPath = file.toPath();//File--->Path的转换

	}

	//如何使用Paths实例化Path
	@Test
	public void test1(){
		Path path1 = Paths.get("d:\\nio\\hello.txt");//new File(String filepath)

		Path path2 = Paths.get("d:\\", "nio\\hello.txt");//new File(String parent,String filename);

		System.out.println(path1);
		System.out.println(path2);

		Path path3 = Paths.get("d:\\", "nio");
		System.out.println(path3);
	}
}

Files案例

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.channels.SeekableByteChannel;
import java.nio.file.DirectoryStream;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.LinkOption;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardCopyOption;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import java.util.Iterator;

import org.junit.Test;
/**
 * Files工具类的使用：操作文件或目录的工具类
 *
 */
public class FilesTest {

	/**
	 * StandardOpenOption.READ:表示对应的Channel是可读的。
	 * StandardOpenOption.WRITE：表示对应的Channel是可写的。
	 * StandardOpenOption.CREATE：如果要写出的文件不存在，则创建。如果存在，忽略
	 * StandardOpenOption.CREATE_NEW：如果要写出的文件不存在，则创建。如果存在，抛异常
	 */
	@Test
	public void test3() throws IOException{
//		SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption…how) : 获取与指定文件的连接，how 指定打开方式。
		Path path1 = Paths.get("d:\\nio", "hello.txt");
		SeekableByteChannel channel = Files.newByteChannel(path1, StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);

//		DirectoryStream<Path>  newDirectoryStream(Path path) : 打开 path 指定的目录
		Path path2 = Paths.get("e:\\teach");
		DirectoryStream<Path> directoryStream = Files.newDirectoryStream(path2);
		Iterator<Path> iterator = directoryStream.iterator();
		while(iterator.hasNext()){
			System.out.println(iterator.next());
		}

//		InputStream newInputStream(Path path, OpenOption…how):获取 InputStream 对象
		InputStream inputStream = Files.newInputStream(path1, StandardOpenOption.READ);

//		OutputStream newOutputStream(Path path, OpenOption…how) : 获取 OutputStream 对象
		OutputStream outputStream = Files.newOutputStream(path1, StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);

	}

	@Test
	public void test2() throws IOException{
		Path path1 = Paths.get("d:\\nio", "hello.txt");
		Path path2 = Paths.get("xxx.txt");
//		boolean exists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否存在
		System.out.println(Files.exists(path2, LinkOption.NOFOLLOW_LINKS));

//		boolean isDirectory(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是目录
		//不要求此path对应的物理文件存在。
		System.out.println(Files.isDirectory(path1, LinkOption.NOFOLLOW_LINKS));

//		boolean isRegularFile(Path path, LinkOption … opts) : 判断是否是文件

//		boolean isHidden(Path path) : 判断是否是隐藏文件
		//要求此path对应的物理上的文件需要存在。才可判断是否隐藏。否则，抛异常。
//		System.out.println(Files.isHidden(path1));

//		boolean isReadable(Path path) : 判断文件是否可读
		System.out.println(Files.isReadable(path1));
//		boolean isWritable(Path path) : 判断文件是否可写
		System.out.println(Files.isWritable(path1));
//		boolean notExists(Path path, LinkOption … opts) : 判断文件是否不存在
		System.out.println(Files.notExists(path1, LinkOption.NOFOLLOW_LINKS));
	}

	@Test
	public void test1() throws IOException{
		Path path1 = Paths.get("d:\\nio", "hello.txt");
		Path path2 = Paths.get("xxx.txt");

//		Path copy(Path src, Path dest, CopyOption … how) : 文件的复制
		//要想复制成功，要求path1对应的物理上的文件存在。path1对应的文件没有要求。
//		Files.copy(path1, path2, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

//		Path createDirectory(Path path, FileAttribute<?> … attr) : 创建一个目录
		//要想执行成功，要求path对应的物理上的文件目录不存在。一旦存在，抛出异常。
		Path path3 = Paths.get("d:\\nio\\nio1");
//		Files.createDirectory(path3);

//		Path createFile(Path path, FileAttribute<?> … arr) : 创建一个文件
		//要想执行成功，要求path对应的物理上的文件不存在。一旦存在，抛出异常。
		Path path4 = Paths.get("d:\\nio\\hi.txt");
//		Files.createFile(path4);

//		void delete(Path path) : 删除一个文件/目录，如果不存在，执行报错
//		Files.delete(path4);

//		void deleteIfExists(Path path) : Path对应的文件/目录如果存在，执行删除.如果不存在，正常执行结束
		Files.deleteIfExists(path3);

//		Path move(Path src, Path dest, CopyOption…how) : 将 src 移动到 dest 位置
		//要想执行成功，src对应的物理上的文件需要存在，dest对应的文件没有要求。
//		Files.move(path1, path2, StandardCopyOption.ATOMIC_MOVE);

//		long size(Path path) : 返回 path 指定文件的大小
		long size = Files.size(path2);
		System.out.println(size);

	}
}

Path、Paths和Files核心API

早期的java只提供了一个File类来访问文件系统，但File类的功能比较有限，所提供的方法性能也不高。而且，大多数方法在出错时仅返回失败，并不会提供异常信息。

NIO. 2为了弥补这种不足，引入了Path接口，代表一个平台无关的平台路径，描述了目录结构中文件的位置。Path可以看成是File类的升级版本，实际引用的资源也可以不存在。

在以前IO操作都是这样写的:

import java.io.File;
File file = new File("index.html");

但在Java7 中，我们可以这样写：

import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
Path path = Paths.get("index.html");

同时，NIO.2还提供了Files、Paths工具类，Files包含了大量静态的工具方法来操作文件；Paths则包含了两个返回Path的静态工厂方法。

• Paths 类提供的静态 get() 方法用来获取 Path 对象：

    static Path get(String first, String … more) : 用于将多个字符串串连成路径
    static Path get(URI uri): 返回指定uri对应的Path路径
  

URI、URL和URN的区别

URI，是uniform resource identifier，统一资源标识符，用来唯一的标识一个资源。而URL是uniform resource locator，统一资源定位符，它是一种具体的URI，即URL可以用来标识一个资源，而且还指明了如何locate这个资源。而URN，uniform resource name，统一资源命名，是通过名字来标识资源，比如mailto:java-net@java.sun.com。也就是说，URI是以一种抽象的，高层次概念定义统一资源标识，而URL和URN则是具体的资源标识的方式。URL和URN都是一种URI。

在Java的URI中，一个URI实例可以代表绝对的，也可以是相对的，只要它符合URI的语法规则。而URL类则

不仅符合语义，还包含了定位该资源的信息，

因此它不能是相对的。

12-3 自动资源管理

自动资源管理案例

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.channels.SeekableByteChannel;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

import org.junit.Test;

/**
 *
 * jdk 7 提供基于try-catch的自动资源管理

 */
public class ARMTest {

	/**
	 * 能够实现资源的自动关闭，需要满足：
	 * 1.可以在一条 try 语句中管理多个资源，每个资源以“;” 隔开即可。
	 * 2.需要关闭的资源，必须实现了 AutoCloseable 接口或其子接口 Closeable
	 *
	 * 目的：不需要再使用finally，显式的关闭资源了。
	 *
	 */
	@Test
	public void test2(){
		try(
				FileInputStream fis = new FileInputStream("xxx.txt");
				FileOutputStream fos = new FileOutputStream("abc.txt");
				SeekableByteChannel channel = Files.newByteChannel(Paths.get("d:\\nio", "hello.txt"), StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE)
			)
		{
			//可能出现异常的代码
			int data;
			while((data = fis.read()) != -1){
				System.out.println((char)data);
			}
		}catch(Exception e){
			e.printStackTrace();
		}
	}

	@Test
	public void test1() {

		FileInputStream fis = null;
		try {
			fis = new FileInputStream("xxx.txt");
			int data;
			while((data = fis.read()) != -1){
				System.out.println((char)data);
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{
			if(fis != null){
				try {
					fis.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}

			}
		}

	}
}

• Java 7 增加了一个新特性，该特性提供了另外一种管理资源的方式，这种方式能自动关闭文件。这个特性有时被称为自动资源管理(Automatic Resource Management, ARM)， 该特性以 try 语句的扩展版为基础。自动资源管理主要用于当不再需要文件（或其他资源）时，可以防止无意中忘记释放它们。

• 自动资源管理基于 try 语句的扩展形式：

    try(需要关闭的资源声明){
    	//可能发生异常的语句
    }catch(异常类型 变量名){
    	//异常的处理语句
    }
    ……
    finally{
    	//一定执行的语句
    }
  

当 try 代码块结束时，自动释放资源。因此不需要显示的调用 close() 方法。该形式也称为“带资源的 try 语句”。

注意：

① try 语句中声明的资源被隐式声明为 final ，资源的作用局限于带资源的 try 语句

② 可以在一条 try 语句中管理多个资源，每个资源以“;” 隔开即可。

③ 需要关闭的资源，必须实现了 AutoCloseable 接口或其子接口 Closeable

FileUtils案例

导入import org.apache.commons.io.FileUtils;

import java.io.File;
import java.io.IOException;

import org.apache.commons.io.FileUtils;
import org.junit.Test;

public class FileUtilsTest {

	@Test
	public void test1() throws IOException{
		File srcFile = new File("Dilraba.jpg");
		File destFile = new File("Dilraba1.jpg");
		FileUtils.copyFile(srcFile, destFile);
	}
}

12-4 缓冲区(Buffer)

缓冲区案例

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;

import org.junit.Test;

/**
 * 一、NIO的使用中两个重要的要素：缓冲区(Buffer)、通道(Channel)
 * 缓冲区(Buffer):存储数据的。   ---->byte[] buffer = new byte[1024]
 * 通道(Channel)：代表着数据源与目标节点之间的连接，负责缓冲区的传输。 --->IO流
 *
 * 二者的交互：Java NIO 中的 Buffer 主要用于与 NIO 通道(Channel)进行交互，
 * 数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入通道中的。

 *
 * 二、缓冲区（Buffer）的结构 (除boolean之外)
 *   java.nio.Buffer抽象类
 *   	|----ByteBuffer
 *   	|----CharBuffer
 *
 *   	|----ShortBuffer
 *   	|----IntBuffer
 *   	|----LongBuffer
 *   	|----FloatBuffer
 *   	|----DoubleBuffer
 *   XxxBuffer底层使用xxx[]进行存储。
 *
 * 三、如何实例化缓冲区？调用缓冲区类XxxBuffer的静态方法：allocate(int capacity)
 *   举例：ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(10);byte[] hb = new byte[10];
 *   	类似：ArrayList list = new ArrayList(10);//Object[] eleData = new Object[10];
 *   说明：方法的形参，决定了底层创建的数组的长度
 *
 * 四、Buffer中的常用属性：
 * 	  capacity:容量，决定了底层数组的长度，表明了最大存储数据的容量
 *    limit:限制，默认情况下，limit等于capacity.在读数据模式下，limit<=capacity.表明最大可以读取数据的量
 *    position:位置，表明了当前读取或写入数据的位置
 *    mark:标记。默认值为-1.
 *
 *    关系式：mark <= position <= limit <= capacity
 *
 *    类比：项目三中TeamService类中的属性：
 *    private final int MAX_MEMBER = 5;//相当于capacity
	  private Programmer[] team = new Programmer[MAX_MEMBER];//Buffer底层封装的数组
	  private int total;//相当于limit
 *    index:读取、写入数组指定为的索引：position
 *
 * 五、Buffer中的常用方法：
 *      1）最基本的两个方法：put(Xxx xxx) / get()
 *      2）其他方法：见ppt中的表格即可。
 *
 * 六、针对于ByteBuffer来讲，可以创建非直接缓冲区：allocate(int capacity)
 * 							   直接缓冲区：allocateDirect(int capacity) / FileChannel 的 map()
 *
 *    了解非直接缓冲区 与 直接缓冲区的区别
 */
public class BufferTest {

	@Test
	public void test3(){
		ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(10);
		byteBuffer.put("hello".getBytes());

		//array():返回缓冲区底层的数组
		byte[] array = byteBuffer.array();
		System.out.println(array.length);

		for(int i = 0;i < array.length;i++){
			System.out.println(array[i]);
		}

		//isDirect():判断此时的字节缓冲区是否是直接缓冲区
		System.out.println(byteBuffer.isDirect());
	}

	@Test
	public void test2(){
		ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(10);
		byteBuffer.put("hello".getBytes());
		System.out.println(byteBuffer.capacity());
		System.out.println(byteBuffer.limit());
		System.out.println(byteBuffer.position());

		byteBuffer.flip();
		byte[] dst = new byte[5];
		byteBuffer.get(dst,0,2);//从数组角标0开始，写入两个字节的数组
		System.out.println(byteBuffer.capacity());
		System.out.println(byteBuffer.limit());
		System.out.println(byteBuffer.position());

		System.out.println("***********mark()***************");
		byteBuffer.mark();//标记当前position的位置

		byteBuffer.get(dst,2,2);//从数组角标2开始，写入两个字节的数组
		System.out.println(byteBuffer.capacity());
		System.out.println(byteBuffer.limit());
		System.out.println(byteBuffer.position());

//		byteBuffer.rewind();//position = 0;
		//reset():此方法必须要配合着mark()使用。调用此方法其调用mark(),否则抛异常。
		byteBuffer.reset();//position = mark;即为将position置为标记的位置

		if(byteBuffer.hasRemaining()){//判断是否还有元素没有读取到。
			System.out.println(byteBuffer.remaining());//还有几个没有读取到。
		}
		System.out.println();

		while(byteBuffer.hasRemaining()){
			System.out.println((char)byteBuffer.get());
		}

	}

	@Test
	public void test1(){
		System.out.println("*********allocate(10)************");
		ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(10);
//		CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(10);

		System.out.println(byteBuffer.capacity());
		System.out.println(byteBuffer.limit());
		System.out.println(byteBuffer.position());

		System.out.println("*********put()************");
		byteBuffer.put("hello".getBytes());//写入长度为5的字节数.每put一个字节，position就+1

		System.out.println(byteBuffer.capacity());
		System.out.println(byteBuffer.limit());
		System.out.println(byteBuffer.position());

		System.out.println("*********flip()************");
		byteBuffer.flip();//切换为读数据模式。将limit设置为position，position归零

		System.out.println(byteBuffer.capacity());
		System.out.println(byteBuffer.limit());
		System.out.println(byteBuffer.position());

		System.out.println("*********get()************");
		//方式一：
//		System.out.println((char)byteBuffer.get());//每get一个字节，position也自动+1
//		System.out.println((char)byteBuffer.get());

		//方式二：
		byte[] dst = new byte[3];
		byteBuffer.get(dst);

		System.out.println(byteBuffer.capacity());
		System.out.println(byteBuffer.limit());
		System.out.println(byteBuffer.position());

//		System.out.println("*********rewind()************");
//		byteBuffer.rewind();//重置position
//		System.out.println(byteBuffer.capacity());
//		System.out.println(byteBuffer.limit());
//		System.out.println(byteBuffer.position());

		System.out.println("*********clear()************");
		byteBuffer.clear();//清空.将position归零，limit设置为capacity.数据并未删除。
		System.out.println(byteBuffer.capacity());
		System.out.println(byteBuffer.limit());
		System.out.println(byteBuffer.position());

		System.out.println((char)byteBuffer.get());
	}
}

缓冲区和通道

• Java NIO系统的核心在于：通道(Channel)和缓冲区(Buffer)。通道表示IO源到 IO 设备(例如：文件、套接字)的连接。若需要使用 NIO 系统，需要获取用于连接 IO 设备的通道以及用于容纳数据的缓冲区。然后操作缓冲区，对数据进行处理。

简而言之，Channel 负责传输， Buffer 负责存储数据

缓冲区 (Buffer)

• 缓冲区(Buffer)：一个用于特定基本数据类型(除boolean型外)的容器，底层使用数组存储。由 java.nio 包定义的，所有缓冲区都是 Buffer 抽象类的子类。
• Java NIO 中的 Buffer 主要用于与 NIO 通道(Channel)进行交互，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入通道中的。

• Buffer 就像一个数组，可以保存多个相同类型的数据。根据数据类型不同(boolean 除外) ，有以下 Buffer 常用子类：
  
  
  
  上述 Buffer 类 他们都采用相似的方法进行管理数据，只是各自管理的数据类型不同而已。都是通过各自类的如下方法获取一个 Buffer 对象：

  static XxxBuffer allocate(int capacity) : 创建一个容量为 capacity 的 XxxBuffer 对象

缓冲区的基本属性

• 容量 (capacity) ：表示 Buffer 最大数据容量，一旦声明后，不能更改。通过Buffer中的capacity()获取。缓冲区capacity不能为负。
• 限制 (limit)：第一个不应该读取或写入的数据的索引，即位于 limit 后的数据不可读写。通过Buffer中的limit()获取。缓冲区的limit不能为负，并且不能大于其capacity。
• 位置 (position)：当前要读取或写入数据的索引。通过Buffer中的position()获取。缓冲区的position不能为负，并且不能大于其limit。
• 标记 (mark)：标记是一个索引，通过 Buffer 中的 mark() 方法将mark标记为当前position位置。 之后可以通过调用 reset() 方法将 position恢复到标记的mark处。
• 标记、位置、限制、容量遵守以下不变式：
  
  0 <= mark <= position <= limit <= capacity

缓冲区的数据基本操作

• Buffer 所有子类提供了两个用于数据操作的方法：

  put(Xxx xxx) 与 get() 方法

以ByteBuffer类为例：

• 放入数据到 Buffer 中

  put(byte b)：将给定单个字节写入缓冲区的当前位置
  
  put(byte[] src)：将 src 中的字节写入缓冲区的当前位置
  
  put(int index, byte b)：将指定字节写入缓冲区的索引位置(不会移动 position)

• 获取 Buffer 中的数据

  get() ：读取单个字节
  
  get(byte[] dst)：批量读取多个字节到 dst 中
  
  get(int index)：读取指定索引位置的字节(不会移动 position)

12-5 通道(Channel)与文件通道(FileChannel)

通道案例

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.FileChannel.MapMode;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

import org.junit.Test;

/**
 * 一、java.nio.channels.Channel接口
 *   Channel:不负责存储数据，数据存储在Buffer中，Channel负责Buffer的传输
 *
 *
 * 二、
 * java.nio.channels.Channel
 * 		|-----FileChannel:处理本地文件
 *
 * 		|-----SocketChannel：TCP网络编程的客户端的Channel
 * 		|-----ServerSocketChannel:TCP网络编程的服务器端的Channel
 * 		|-----DatagramChannel：UDP网络编程中发送端和接收端的Channel
 *
 * 		|-----Pipe.SinkChannel
 * 		|-----Pipe.SourceChannel
 *
 * 三、如何实例化Channel
 * 		方式一：调用相关结构的getChannel()
 * 		FileInputStream / FileOutputStream / RandomAccessFile ----> FileChannel
 *
 * 		Socket --->SocketChannel
 * 		ServerSocket ---->ServerSocketChannel
 * 		DatagramSocket --->DatagramChannel
 *
 * 		说明：Channel可以是单向的，也可以是双向的。
 *
 *     方式二：XxxChannel的静态方法：open().
 *     方式三：Files工具类的静态方法：newByteChannel() 得到的是字节通道。
 * 	       说明：方式二和方式三在jdk7.0新增的。
 *
 * 四、Channel的常用方法：读：read(ByteBuffer buffer) / write(ByteBuffer buffer)
 */
public class ChannelTest {

	@Test
	public void test4() throws Exception{

		RandomAccessFile readRaf = new RandomAccessFile("IDEA.java", "r");
		RandomAccessFile writeRaf = new RandomAccessFile("NEWIDEA.java", "rw");

		//实例化Channel
		FileChannel inChannel = readRaf.getChannel();
		FileChannel outChannel = writeRaf.getChannel();

		ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.allocate(1024);
		ByteBuffer buffer2 = ByteBuffer.allocate(2048);
		ByteBuffer[] dsts = {buffer1,buffer2};

		inChannel.read(dsts);//分散读取

		//改为可读模式
		buffer1.flip();
		buffer2.flip();
		System.out.println(new String(buffer1.array(),0,buffer1.limit()));
		System.out.println();
		System.out.println(new String(buffer2.array(),0,buffer2.limit()));

		//测试聚集写入
		outChannel.write(dsts);

		outChannel.close();
		inChannel.close();
	}

	@Test
	public void test3() throws IOException{
		FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("Dilraba.jpg"), StandardOpenOption.READ);

		FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("mm1.jpg"), StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);

		//transferTo():将数据从可读的Channel中转换到可写的Channel中
//		inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);
		//transferFrom():将数据从可读的Channel中转换到可写的Channel中
		outChannel.transferFrom(inChannel, 0, inChannel.size());

		inChannel.close();
		outChannel.close();

	}

	//使用Channel实例化的方式二，使用直接缓冲区，实现文件的复制
	@Test
	public void test2(){
		FileChannel inChannel = null;
		FileChannel outChannel = null;
		try {
			long start = System.currentTimeMillis();

//			String srcPath = "Dilraba.jpg";
//			String destPath = "Dilraba3.jpg";

			String srcPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\score\\战狼.mp4";
			String destPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\score\\战狼1.mp4";

			//实例化Channel
			inChannel = FileChannel.open(Paths.get(srcPath), StandardOpenOption.READ);
			outChannel = FileChannel.open(Paths.get(destPath), StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);

			//得到直接缓冲区
			MappedByteBuffer inMappedBuffer = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());//size():返回操作的文件的大小
			MappedByteBuffer outMappedBuffer = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());

			//数据的读写操作
			byte[] buffer = new byte[inMappedBuffer.limit()];
			inMappedBuffer.get(buffer);
			outMappedBuffer.put(buffer);

			long end = System.currentTimeMillis();
			System.out.println("直接缓冲区花费的时间：" + (end - start));//1929-1894

		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{
			if(inChannel != null){
				try {
					inChannel.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}

			}
			if(outChannel != null){

				try {
					outChannel.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		}

	}

	//使用Channel实例化的方式一，使用非直接缓冲区，实现文件的复制操作
	@Test
	public void test1(){
		FileChannel inChannel = null;
		FileChannel outChannel = null;
		FileInputStream fis = null;
		FileOutputStream fos = null;
		try {

			long start = System.currentTimeMillis();

//			String srcPath = "Dilraba.jpg";
//			String destPath = "Dilraba2.jpg";

			String srcPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\score\\战狼.mp4";
			String destPath = "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\score\\战狼2.mp4";

			fis = new FileInputStream(srcPath);
			fos = new FileOutputStream(destPath);

			//实例化Channel
			inChannel = fis.getChannel();
			outChannel = fos.getChannel();

			//提供ByteBuffer
			ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
			while(inChannel.read(buffer) != -1){
				buffer.flip();//修改为读数据模式
				outChannel.write(buffer);
				buffer.clear();//清空
			}

			long end = System.currentTimeMillis();
			System.out.println("非直接缓冲区花费的时间：" + (end - start));//20795-13768

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}finally{
			if(outChannel != null){
				//关闭资源
				try {
					outChannel.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}

			}
			if(inChannel != null){

				try {
					inChannel.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
			if(fos != null){

				try {
					fos.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
			if(fis != null){
				try {
					fis.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}

			}

		}

	}
}

通道 (Channel)

• 通道 (Channel)：由 java.nio.channels 包定义的。
  • Channel 表示 IO 源与目标节点打开的连接。
  • Channel 类似于传统的“流”。只不过 Channel 本身不能直接存储数据，Channel 只能与 Buffer 进行交互。

传统的IO和NIO理解

PIO（parts in one）模式下硬盘和内存之间的数据传输是由CPU来控制的

DMA模式下，CPU必须向DMA（理解为秘书）控制器下达命令，让DMA控制器来处理数据的传送，数据传输玩波比再把信息反馈给CPU，这样就很大程度上减轻了CPU资源占有率，可以大大节省系统资源。

DMA模式又可以分为Single-Word(单字节DMA)和Multi-Word(多字节DMA)两种，其中所能达到的最大传输速率也只能有16.6MB/s.

12-6 管道(Pipe)中的SinkChannel和SourceChannel

管道(Pipe)案例

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Pipe;

import org.junit.Test;

public class PipeTest {

	/**
	 * 管道的中SinkChannel 和 SourceChannel使用举例
	 * @throws IOException
	 */
	@Test
	public void test1() throws IOException{
		//获取管道
		Pipe pipe = Pipe.open();

		//将缓冲区中的数据写入管道
		ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
		//线程1
		Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
		buf.put("通过单向管道发送数据".getBytes());
		buf.flip();
		sinkChannel.write(buf);

		//线程2
		//读取缓冲区中的数据
		Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();
		buf.flip();
		int len = sourceChannel.read(buf);
		System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));

		sourceChannel.close();
		sinkChannel.close();
	}

}

12-7 字符集(Charset)

字符集案例

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.charset.CharacterCodingException;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.nio.charset.CharsetEncoder;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;
import java.util.SortedMap;

import org.junit.Test;

/**
 * Charset:字符集
 *
 * 1.如何实例化：Charset的静态方法：forName(String charset)
 *
 * 2.如何得到编码器和解码器：newEncoder()/newDecoder();
 */
public class CharsetTest {

	@Test
	public void test2() throws Exception{
		//1.如何实例化
//		Charset charset = Charset.forName("gbk");
		Charset charset = Charset.forName("utf-8");

		//2.得到编码器 和 解码器
		CharsetEncoder encoder = charset.newEncoder();//编码器
		CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();//解码器

		CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(1024);
		charBuffer.put("保持微笑");
		charBuffer.flip();
		ByteBuffer byteBuffer = encoder.encode(charBuffer);//编码
		//将编码后的数据输出到控制台
//		byte[] array = byteBuffer.array();
		for(int i = 0;i < byteBuffer.limit();i++){
//			System.out.println(array[i]);
			System.out.println(byteBuffer.get());
		}

		byteBuffer.flip();
		CharBuffer charBuffer2 = decoder.decode(byteBuffer);//解码

		System.out.println(new String(charBuffer2.array(),0,charBuffer2.limit()));

		System.out.println("******************");
		Charset charset1 = Charset.forName("gbk");
		CharsetDecoder decoder2 = charset1.newDecoder();
		byteBuffer.flip();
		CharBuffer charBuffer3 = decoder2.decode(byteBuffer);//解码

		System.out.println(new String(charBuffer3.array(),0,charBuffer3.limit()));

	}

	@Test
	public void test1(){
		SortedMap<String,Charset> charsets = Charset.availableCharsets();
		Set<Entry<String,Charset>> entrySet = charsets.entrySet();

		Iterator<Entry<String, Charset>> iterator = entrySet.iterator();
		while(iterator.hasNext()){
			Entry<String, Charset> entry = iterator.next();
			System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
		}

	}
}