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#1 2015-06-10 10:54:57

osborn
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Java I/O 操作及优化建议[转载]

Java I/O 操作及优化建议
Java NIO
Java.nio 包是 Java 在 1.4 版本之后新增加的包,专门用来提高 I/O 操作的效率。
表 1 所示是 I/O 与 NIO 之间的对比内容。
表 1. I/O VS NIO
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I/O              |           NIO
-----------------------------------
面向流          |         面向缓冲
-----------------------------------
阻塞 IO         |         非阻塞 IO
-----------------------------------
无               |          选择器
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NIO 是基于块 (Block) 的,它以块为基本单位处理数据。在 NIO 中,最为重要的两个组件是缓冲 Buffer 和通道 Channel。缓冲是一块连续的内存块,是 NIO 读写数据的中转地。通道标识缓冲数据的源头或者目的地,它用于向缓冲读取或者写入数据,是访问缓冲的接口。Channel 是一个双向通道,即可读,也可写。Stream 是单向的。应用程序不能直接对 Channel 进行读写操作,而必须通过 Buffer 来进行,即 Channel 是通过 Buffer 来读写数据的。
使用 Buffer 读写数据一般遵循以下四个步骤:
1.写入数据到 Buffer;
2.调用 flip() 方法;
3.从 Buffer 中读取数据;
4.调用 clear() 方法或者 compact() 方法。
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的接口层次
Buffer
    ByteBuffer
        HeapByteBuffer
        MappedByteBuffer
    CharBuffer
    DoubleBuffer
    FloatBuffer
    IntBuffer
    LongBuffer
    ShortBuffer

Buffer 写数据有两种情况:
1.从 Channel 写到 Buffer,如例子中 Channel 从文件中读取数据,写到 Channel;
2.直接调用 put 方法,往里面写数据。

从 Buffer 中读取数据有两种方式:
1.从 Buffer 读取数据到 Channel;
2.使用 get() 方法从 Buffer 中读取数据。

Buffer 的 rewin 方法将 position 设回 0,所以你可以重读 Buffer 中的所有数据。limit 保持不变,仍然表示能从 Buffer 中读取多少个元素(byte、char 等)。
clear() 和 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。
如果调用的是 clear() 方法,position 将被设回 0,limit 被设置成 capacity 的值。换句话说,Buffer 被清空了。Buffer 中的数据并未清除,只是这些标记告诉我们可以从哪里开始往 Buffer 里写数据。
如果 Buffer 中有一些未读的数据,调用 clear() 方法,数据将“被遗忘”,意味着不再有任何标记会告诉你哪些数据被读过,哪些还没有。如果 Buffer 中仍有未读的数据,且后续还需要这些数据,但是此时想要先写些数据,那么使用 compact() 方法。compact() 方法将所有未读的数据拷贝到 Buffer 起始处。然后将 position 设到最后一个未读元素正后面。limit 属性依然像 clear() 方法一样,设置成 capacity。现在 Buffer 准备好写数据了,但是不会覆盖未读的数据。

Buffer 参数
Buffer 有 3 个重要的参数:位置 (position)、容量 (capacity) 和上限 (limit)。
capacity 是指 Buffer 的大小,在 Buffer 建立的时候已经确定。
limit 当 Buffer 处于写模式,指还可以写入多少数据;处于读模式,指还有多少数据可以读。
position 当 Buffer 处于写模式,指下一个写数据的位置;处于读模式,当前将要读取的数据的位置。

每读写一个数据,position+1,也就是 limit 和 position 在 Buffer 的读/写时的含义不一样。当调用 Buffer 的 flip 方法,由写模式变为读模式时,limit(读)=position(写),position(读) =0。

散射&聚集

NIO 提供了处理结构化数据的方法,称之为散射 (Scattering) 和聚集 (Gathering)。散射是指将数据读入一组 Buffer 中,而不仅仅是一个。聚集与之相反,指将数据写入一组 Buffer 中。散射和聚集的基本使用方法和对单个 Buffer 操作时的使用方法相当类似。在散射读取中,通道依次填充每个缓冲区。填满一个缓冲区后,它就开始填充下一个,在某种意义上,缓冲区数组就像一个大缓冲区。在已知文件具体结构的情况下,可以构造若干个符合文件结构的 Buffer,使得各个 Buffer 的大小恰好符合文件各段结构的大小。此时,通过散射读的方式可以一次将内容装配到各个对应的 Buffer 中,从而简化操作。如果需要创建指定格式的文件,只要先构造好大小合适的 Buffer 对象,使用聚集写的方式,便可以很快地创建出文件。清单 1 以 FileChannel 为例,展示如何使用散射和聚集读写结构化文件。(代码看原文)

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