本篇內(nèi)容主要講解“   Java中Buffer和Chanel怎么使用”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“   Java中Buffer和Chanel怎么使用”吧!

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1.   基本 概念

IO 是主存和外部設(shè)備 ( 硬盤(pán)、終端和網(wǎng)絡(luò)等 ) 拷貝數(shù)據(jù)的過(guò)程。 IO 是操作系統(tǒng)的底層功能實(shí)現(xiàn)，底層通過(guò) I/O 指令進(jìn)行完成。

所有語(yǔ)言運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)提供執(zhí)行 I/O 較高級(jí)別的工具。 (c 的 printf scanf,java 的面向?qū)ο蠓庋b )

2.    Java 標(biāo)準(zhǔn) io 回顧

Java 標(biāo)準(zhǔn) IO 類(lèi)庫(kù)是 io 面向?qū)ο蟮囊环N抽象?；诒镜胤椒ǖ牡讓訉?shí)現(xiàn)，我們無(wú)須關(guān)注底層實(shí)現(xiàn)。 InputStream\OutputStream( 字節(jié)流 ) ：一次傳送一個(gè)字節(jié)。 Reader\Writer( 字符流 ) ：一次一個(gè)字符。

3.    nio 簡(jiǎn)介

nio 是 java New IO 的簡(jiǎn)稱(chēng)，在 jdk1.4 里提供的新 api 。 Sun 官方標(biāo)榜的特性如下：

–     為所有的原始類(lèi)型提供 (Buffer) 緩存支持。

–     字符集編碼解碼解決方案。

–     Channel ：一個(gè)新的原始 I/O 抽象。

–     支持鎖和內(nèi)存映射文件的文件訪問(wèn)接口。

–     提供多路 (non-bloking) 非阻塞式的高伸縮性網(wǎng)絡(luò) I/O 。

本文將圍繞這幾個(gè)特性進(jìn)行學(xué)習(xí)和介紹。

4.   Buffer&Chanel

Channel 和 buffer 是 NIO 是兩個(gè)最基本的數(shù)據(jù)類(lèi)型抽象。

Buffer:

–        是一塊連續(xù)的內(nèi)存塊。

–        是 NIO 數(shù)據(jù)讀或?qū)懙闹修D(zhuǎn)地。

Channel:

–        數(shù)據(jù)的源頭或者數(shù)據(jù)的目的地

–        用于向 buffer 提供數(shù)據(jù)或者讀取 buffer 數(shù)據(jù) ,buffer 對(duì)象的唯一接口。

–         異步 I/O 支持

package sample;  
  
import java.io.FileInputStream;  
import java.io.FileOutputStream;  
import java.nio.ByteBuffer;  
import java.nio.channels.FileChannel;  
  
public class CopyFile {  
    public static void main(String[] args) throws Exception {  
        String infile = "C:\\copy.sql";  
        String outfile = "C:\\copy.txt";  
        // 獲取源文件和目標(biāo)文件的輸入輸出流  
        FileInputStream fin = new FileInputStream(infile);  
        FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outfile);  
        // 獲取輸入輸出通道  
        FileChannel fcin = fin.getChannel();  
        FileChannel fcout = fout.getChannel();  
        // 創(chuàng)建緩沖區(qū)  
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);  
        while (true) {  
            // clear方法重設(shè)緩沖區(qū)，使它可以接受讀入的數(shù)據(jù)  
            buffer.clear();  
            // 從輸入通道中將數(shù)據(jù)讀到緩沖區(qū)  
            int r = fcin.read(buffer);  
            // read方法返回讀取的字節(jié)數(shù)，可能為零，如果該通道已到達(dá)流的末尾，則返回-1  
            if (r == -1) {  
                break;  
            }  
            // flip方法讓緩沖區(qū)可以將新讀入的數(shù)據(jù)寫(xiě)入另一個(gè)通道  
            buffer.flip();  
            // 從輸出通道中將數(shù)據(jù)寫(xiě)入緩沖區(qū)  
            fcout.write(buffer);  
        }  
    }  
}

其中 buffer 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下 ( 下圖拷貝自資料 ):

Buffer 常見(jiàn)方法：

flip(): 寫(xiě)模式轉(zhuǎn)換成讀模式

rewind() ：將 position 重置為 0 ，一般用于重復(fù)讀。

clear() ：清空 buffer ，準(zhǔn)備再次被寫(xiě)入 (position 變成 0 ， limit 變成 capacity) 。

compact(): 將未讀取的數(shù)據(jù)拷貝到 buffer 的頭部位。

mark() 、 reset():mark 可以標(biāo)記一個(gè)位置， reset 可以重置到該位置。

Buffer 常見(jiàn)類(lèi)型： ByteBuffer 、 MappedByteBuffer 、 CharBuffer 、 DoubleBuffer 、 FloatBuffer 、 IntBuffer 、 LongBuffer 、 ShortBuffer 。

channel 常見(jiàn)類(lèi)型 :FileChannel 、 DatagramChannel(UDP) 、 SocketChannel(TCP) 、 ServerSocketChannel(TCP)

在本機(jī)上面做了個(gè)簡(jiǎn)單的性能測(cè)試。我的筆記本性能一般。 ( 具體代碼可以見(jiàn)附件。見(jiàn) nio.sample.filecopy 包下面的例子 ) 以下是參考數(shù)據(jù)：

–        場(chǎng)景 1 ： Copy 一個(gè) 370M 的文件

–        場(chǎng)景 2: 三個(gè)線程同時(shí)拷貝，每個(gè)線程拷貝一個(gè) 370M 文件

Buffer 常見(jiàn)方法：

flip(): 寫(xiě)模式轉(zhuǎn)換成讀模式

rewind() ：將 position 重置為 0 ，一般用于重復(fù)讀。

clear() ：清空 buffer ，準(zhǔn)備再次被寫(xiě)入 (position 變成 0 ， limit 變成 capacity) 。

compact(): 將未讀取的數(shù)據(jù)拷貝到 buffer 的頭部位。

mark() 、 reset():mark 可以標(biāo)記一個(gè)位置， reset 可以重置到該位置。

Buffer 常見(jiàn)類(lèi)型： ByteBuffer 、 MappedByteBuffer 、 CharBuffer 、 DoubleBuffer 、 FloatBuffer 、 IntBuffer 、 LongBuffer 、 ShortBuffer 。

channel 常見(jiàn)類(lèi)型 :FileChannel 、 DatagramChannel(UDP) 、 SocketChannel(TCP) 、 ServerSocketChannel(TCP)

在本機(jī)上面做了個(gè)簡(jiǎn)單的性能測(cè)試。我的筆記本性能一般。 ( 具體代碼可以見(jiàn)附件。見(jiàn) nio.sample.filecopy 包下面的例子 ) 以下是參考數(shù)據(jù)：

–        場(chǎng)景 1 ： Copy 一個(gè) 370M 的文件

–        場(chǎng)景 2: 三個(gè)線程同時(shí)拷貝，每個(gè)線程拷貝一個(gè) 370M 文件

5.    nio.charset

字符編碼解碼 : 字節(jié)碼本身只是一些數(shù)字，放到正確的上下文中被正確被解析。向 ByteBuffer 中存放數(shù)據(jù)時(shí)需要考慮字符集的編碼方式，讀取展示 ByteBuffer 數(shù)據(jù)時(shí)涉及對(duì)字符集解碼。

Java.nio.charset 提供了編碼解碼一套解決方案。

以我們最常見(jiàn)的 http 請(qǐng)求為例，在請(qǐng)求的時(shí)候必須對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行正確的編碼。在得到響應(yīng)時(shí)必須對(duì)響應(yīng)進(jìn)行正確的解碼。

以下代碼向 baidu 發(fā)一次請(qǐng)求，并獲取結(jié)果進(jìn)行顯示。例子演示到了 charset 的使用。

例子 2BaiduReader.java

package nio.readpage;

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.io.IOException;
public class BaiduReader {
	private Charset charset = Charset.forName("GBK");// 創(chuàng)建GBK字符集
	private SocketChannel channel;
	public void readHTMLContent() {
		try {
			InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(
"www.baidu.com", 80);
//step1:打開(kāi)連接
			channel = SocketChannel.open(socketAddress);
		//step2:發(fā)送請(qǐng)求，使用GBK編碼
			channel.write(charset.encode("GET " + "/ HTTP/1.1" + "\r\n\r\n"));
			//step3:讀取數(shù)據(jù)
			ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 創(chuàng)建1024字節(jié)的緩沖
			while (channel.read(buffer) != -1) {
				buffer.flip();// flip方法在讀緩沖區(qū)字節(jié)操作之前調(diào)用。
				System.out.println(charset.decode(buffer));
				// 使用Charset.decode方法將字節(jié)轉(zhuǎn)換為字符串
				buffer.clear();// 清空緩沖
			}
		} catch (IOException e) {
			System.err.println(e.toString());
		} finally {
			if (channel != null) {
				try {
					channel.close();
				} catch (IOException e) {
				}
			}
		}
	}
	public static void main(String[] args) {
		new BaiduReader().readHTMLContent();
	}
}

6.      非阻塞 IO

關(guān)于非阻塞 IO 將從何為阻塞、何為非阻塞、非阻塞原理和異步核心 API 幾個(gè)方面來(lái)理解。

何為阻塞？

一個(gè)常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò) IO 通訊流程如下 :

該網(wǎng)絡(luò)通訊過(guò)程來(lái)理解一下何為阻塞 :

在以上過(guò)程中若連接還沒(méi)到來(lái)，那么 accept 會(huì)阻塞 , 程序運(yùn)行到這里不得不掛起， CPU 轉(zhuǎn)而執(zhí)行其他線程。

在以上過(guò)程中若數(shù)據(jù)還沒(méi)準(zhǔn)備好， read 會(huì)一樣也會(huì)阻塞。

阻塞式網(wǎng)絡(luò) IO 的特點(diǎn)：多線程處理多個(gè)連接。每個(gè)線程擁有自己的棧空間并且占用一些 CPU 時(shí)間。每個(gè)線程遇到外部為準(zhǔn)備好的時(shí)候，都會(huì)阻塞掉。阻塞的結(jié)果就是會(huì)帶來(lái)大量的進(jìn)程上下文切換。且大部分進(jìn)程上下文切換可能是無(wú)意義的。比如假設(shè)一個(gè)線程監(jiān)聽(tīng)一個(gè)端口，一天只會(huì)有幾次請(qǐng)求進(jìn)來(lái)，但是該 cpu 不得不為該線程不斷做上下文切換嘗試，大部分的切換以阻塞告終。

何為非阻塞？

下面有個(gè)隱喻：

一輛從 A 開(kāi)往 B 的公共汽車(chē)上，路上有很多點(diǎn)可能會(huì)有人下車(chē)。司機(jī)不知道哪些點(diǎn)會(huì)有哪些人會(huì)下車(chē)，對(duì)于需要下車(chē)的人，如何處理更好？

1. 司機(jī)過(guò)程中定時(shí)詢問(wèn)每個(gè)乘客是否到達(dá)目的地，若有人說(shuō)到了，那么司機(jī)停車(chē)，乘客下車(chē)。 ( 類(lèi)似阻塞式 )

2. 每個(gè)人告訴售票員自己的目的地，然后睡覺(jué)，司機(jī)只和售票員交互，到了某個(gè)點(diǎn)由售票員通知乘客下車(chē)。 ( 類(lèi)似非阻塞 )

很顯然，每個(gè)人要到達(dá)某個(gè)目的地可以認(rèn)為是一個(gè)線程，司機(jī)可以認(rèn)為是 CPU 。在阻塞式里面，每個(gè)線程需要不斷的輪詢，上下文切換，以達(dá)到找到目的地的結(jié)果。而在非阻塞方式里，每個(gè)乘客 ( 線程 ) 都在睡覺(jué) ( 休眠 ) ，只在真正外部環(huán)境準(zhǔn)備好了才喚醒，這樣的喚醒肯定不會(huì)阻塞。

  非阻塞的原理

把整個(gè)過(guò)程切換成小的任務(wù)，通過(guò)任務(wù)間協(xié)作完成。

由一個(gè)專(zhuān)門(mén)的線程來(lái)處理所有的 IO 事件，并負(fù)責(zé)分發(fā)。

事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制：事件到的時(shí)候觸發(fā)，而不是同步的去監(jiān)視事件。

線程通訊：線程之間通過(guò) wait,notify 等方式通訊。保證每次上下文切換都是有意義的。減少無(wú)謂的進(jìn)程切換。

以下是異步 IO 的結(jié)構(gòu)：

Reactor 就是上面隱喻的售票員角色。每個(gè)線程的處理流程大概都是讀取數(shù)據(jù)、解碼、計(jì)算處理、編碼、發(fā)送響應(yīng)。

到此，相信大家對(duì)“   Java中Buffer和Chanel怎么使用”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！