Java NIO学习

Java NIO（转自：http://www.iteye.com/magazines/132-Java-NIO#585）

Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式：

- Channels，Buffers
- Asynchronous IO
- Selectors

Buffer的基本用法

使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：

- 分配内存：ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
- 写入数据到Buffer：int bytesRead = inChannel.read(buf); //从Channel写到Buffer
- 调用flip()方法：flip方法将Buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法会将position设回0，并将limit设置成之前position的值。
- 从Buffer中读取数据：int bytesWritten = inChannel.write(buf); //从Buffer读取数据到Channel　　byte aByte = buf.get();//使用get()方法从Buffer中读取数据
- 调用clear()方法或者compact()方法：一旦读完Buffer中的数据，需要让Buffer准备好再次被写入。可以通过clear()或compact()方法来完成。

当向buffer写入数据时，buffer会记录下写了多少数据。一旦要读取数据，需要通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式。在读模式下，可以读取之前写入到buffer的所有数据。

一旦读完了所有的数据，就需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区：调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

Buffer的三个属性：

capacity：固定的大小值
position：当读取数据时，也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式，position会被重置为0。当从Buffer的position处读取数据时，position向前移动到下一个可读的位置。
limit：在写模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。写模式下，limit等于Buffer的capacity。当切换Buffer到读模式时， limit表示你最多能读到多少数据。因此，当切换Buffer到读模式时，limit会被设置成写模式下的position值。换句话说，你能读

　　　　　　到之前写入的所有数据（limit被设置成已写数据的数量，这个值在写模式下就是position）

scatter，gather：channel从buffer中读取，写入数据

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);  
ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);  
ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };  
channel.write(bufferArray);//写入到channel
channel.read(bufferArray);//写入到buffer

通道之间的数据传输：SocketChannel会一直传输数据直到目标buffer被填满。

transFrom（）

transTo（）

RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw"); 
FileChannel      fromChannel = fromFile.getChannel();  
RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");  
FileChannel      toChannel = toFile.getChannel();  
long position = 0;  
long count = fromChannel.size();  
toChannel.transferFrom(position, count, fromChannel); 
fromChannel.transferTo(position, count, toChannel);

Selector（选择器）

selector是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道，并能够知晓通道是否为诸如读写设备准备好的组建，这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接。

创建selector：Selector selector = Selector.open();

向selector注册通道：

channel.configureBlocking(false);//与Selector使用时，Channel必须处于非阻塞模式下，套接字通道可以，FileChannel不可以切换
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);

SelectionKey：注册时，register()方法会返回一个SelectionKey，它包含一些你感兴趣的属性：

　　　　　　　　interest集合:是你所选择的感兴趣的事件集合，可以监听四种不同类型的事件（Connect，Accept，Read，Write）

　　　　　　　　ready集合：是通道已经准备就绪的操作集合，可通过四个方法检测channel中什么事件或操纵已经就绪

- - - - selectionKey.isAcceptable();
        
        selectionKey.isConnectable();
        
        selectionKey.isReadable();
        
        selectionKey.isWritable();

　　　　　　　　Channel：

　　　　　　　　　　　　　　　　Channel channel = selectionKey.channel();

　　　　　　　　Selector：

　　　　　　　　　　　　　　　　Selector selector = selectionKey.selector();

　　　　　　　　附加对象（可选）：selectionKey.attach(theObject); 　　Object attachedObj = selectionKey.attachment();

通过Selector选择通道

select（）方法：

select()阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。返回的int值表示有多少通道已经就绪了。
select(long timeout)和select()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)。
selectNow()不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回（译者注：此方法执行非阻塞的选择操作。如果自从前一次选择操作后，没有通道变成可选择的，则此方法直接返回零。）。

selectedKeys（）：调用select()方法后，根据得到有多少个通道就绪了，然后可以通过selector的selectedKeys()方法，访问已选择键集中的就绪通道

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

当像Selector注册Channel时，Channel.register()方法会返回一个SelectionKey 对象。这个对象代表了注册到该Selector的通道。可以通过SelectionKey的selectedKeySet()方法访问这些对象。
可以遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。打开一个Selector，注册一个通道注册到这个Selector上(通道的初始化过程略去),然后持续监控这个Selector的四种事件（接受，连接，读，写）是否就绪。如下：

Selector selector = Selector.open();
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while(true) {
int readyChannels = selector.select();
if(readyChannels == 0) continue;
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
if(key.isAcceptable()) {
// a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
} else if (key.isConnectable()) {
// a connection was established with a remote server.
} else if (key.isReadable()) {
// a channel is ready for reading
} else if (key.isWritable()) {
// a channel is ready for writing
}
keyIterator.<tuihighlight class="tuihighlight"><a href="javascript:;" style="display:inline;float:none;position:inherit;cursor:pointer;color:#7962D5;text-decoration:underline;" onclick="return false;">remove</a></tuihighlight>();
}
}

SelectionKey.channel()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。

文件通道

FileChannel无法设置为非阻塞模式，它总是运行在阻塞模式下。

打开channel：需要通过使用一个InputStream，OutputStream或RandomAccessFile来获取一个FileChannel实例

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("xx.txt, "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

从FileChannel中读取数据

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
int byteRead = inChannel.read(buf); //表示有多少分字节被读到Buffer中

向FileChannel写数据

String newData = "new String to write to file ..." + System.currentTimeMills();
long pos = channel.position(); //FileChannel的当前位置
channel.position(pos + 123); //设置FileChannel的当前位置
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());
buf.flip();
while(buf.hasRemaining()){
      channel.write(buf);      
}

关闭FileChannel

channel.close();

截取文件，文件将指定长度后面的部分被删除

channel.truncate(1024);

强制写入磁盘：FileChannel.force()方法将通道里尚未写入磁盘的数据强制写到磁盘上。出于性能方面的考虑，操作系统会将数据缓存在内存中，所以无法保证写入到FileChannel里的数据一定会即时写到磁盘上。

要保证这一点，需要调用force()方法。force()方法有一个boolean类型的参数，指明是否同时将文件元数据（权限信息等）写到磁盘上。下面的例子同时将文件数据和元数据强制写到磁盘上：

channel.force(true);