Java NIO使用及原理分析（三）

叁歲伎倆 2022-08-14 00:57 166阅读 0赞

转载自：[李会军•宁静致远][Link 1]

在上一篇文章中介绍了缓冲区内部对于状态变化的跟踪机制，而对于NIO中缓冲区来说，还有很多的内容值的学习，如缓冲区的分片与数据共享，只读缓冲区等。在本文中我们来看一下缓冲区一些更细节的内容。

**缓冲区的分配**

在前面的几个例子中，我们已经看过了，在创建一个缓冲区对象时，会调用静态方法allocate()来指定缓冲区的容量，其实调用 allocate()相当于创建了一个指定大小的数组，并把它包装为缓冲区对象。或者我们也可以直接将一个现有的数组，包装为缓冲区对象，如下示例代码所示：

**\[java\]** [view plain][][copy][view plain][print][view plain][?][view plain]

1.  **public** **class** BufferWrap \{  
2.    
3.      **public** **void** myMethod()  
4.      \{  
5.          // 分配指定大小的缓冲区  
6.          ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.allocate(10);  
7.            
8.          // 包装一个现有的数组  
9.          **byte** array\[\] = **new** **byte**\[10\];  
10.         ByteBuffer buffer2 = ByteBuffer.wrap( array );  
11.     \}  
12. \}

**缓冲区分片**

在NIO中，除了可以分配或者包装一个缓冲区对象外，还可以根据现有的缓冲区对象来创建一个子缓冲区，即在现有缓冲区上切出一片来作为一个新的缓冲区，但现有的缓冲区与创建的子缓冲区在底层数组层面上是数据共享的，也就是说，子缓冲区相当于是现有缓冲区的一个视图窗口。调用slice()方法可以创建一个子缓冲区，让我们通过例子来看一下：

**\[java\]** [view plain][][copy][view plain][print][view plain][?][view plain]

1.  **import** java.nio.\*;  
2.    
3.  **public** **class** Program \{  
4.      **static** **public** **void** main( String args\[\] ) **throws** Exception \{  
5.          ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 10 );  
6.            
7.          // 缓冲区中的数据0-9  
8.          **for** (**int** i=0; i<buffer.capacity(); ++i) \{  
9.              buffer.put( (**byte**)i );  
10.         \}  
11.           
12.         // 创建子缓冲区  
13.         buffer.position( 3 );  
14.         buffer.limit( 7 );  
15.         ByteBuffer slice = buffer.slice();  
16.           
17.         // 改变子缓冲区的内容  
18.         **for** (**int** i=0; i<slice.capacity(); ++i) \{  
19.             **byte** b = slice.get( i );  
20.             b \*= 10;  
21.             slice.put( i, b );  
22.         \}  
23.           
24.         buffer.position( 0 );  
25.         buffer.limit( buffer.capacity() );  
26.           
27.         **while** (buffer.remaining()>0) \{  
28.             System.out.println( buffer.get() );  
29.         \}  
30.     \}  
31. \}

在该示例中，分配了一个容量大小为10的缓冲区，并在其中放入了数据0-9，而在该缓冲区基础之上又创建了一个子缓冲区，并改变子缓冲区中的内容，从最后输出的结果来看，只有子缓冲区“可见的”那部分数据发生了变化，并且说明子缓冲区与原缓冲区是数据共享的，输出结果如下所示：

![0_13108892665O14.gif][]

**只读缓冲区**

只读缓冲区非常简单，可以读取它们，但是不能向它们写入数据。可以通过调用缓冲区的asReadOnlyBuffer()方法，将任何常规缓冲区转 换为只读缓冲区，这个方法返回一个与原缓冲区完全相同的缓冲区，并与原缓冲区共享数据，只不过它是只读的。如果原缓冲区的内容发生了变化，只读缓冲区的内容也随之发生变化：

**\[java\]** [view plain][][copy][view plain][print][view plain][?][view plain]

1.  **import** java.nio.\*;  
2.    
3.  **public** **class** Program \{  
4.      **static** **public** **void** main( String args\[\] ) **throws** Exception \{  
5.          ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 10 );  
6.            
7.          // 缓冲区中的数据0-9  
8.          **for** (**int** i=0; i<buffer.capacity(); ++i) \{  
9.              buffer.put( (**byte**)i );  
10.         \}  
11.   
12.         // 创建只读缓冲区  
13.         ByteBuffer readonly = buffer.asReadOnlyBuffer();  
14.           
15.         // 改变原缓冲区的内容  
16.         **for** (**int** i=0; i<buffer.capacity(); ++i) \{  
17.             **byte** b = buffer.get( i );  
18.             b \*= 10;  
19.             buffer.put( i, b );  
20.         \}  
21.           
22.         readonly.position(0);  
23.         readonly.limit(buffer.capacity());  
24.           
25.         // 只读缓冲区的内容也随之改变  
26.         **while** (readonly.remaining()>0) \{  
27.             System.out.println( readonly.get());  
28.         \}  
29.     \}  
30. \}

如果尝试修改只读缓冲区的内容，则会报ReadOnlyBufferException异常。只读缓冲区对于保护数据很有用。在将缓冲区传递给某个 对象的方法时，无法知道这个方法是否会修改缓冲区中的数据。创建一个只读的缓冲区可以保证该缓冲区不会被修改。只可以把常规缓冲区转换为只读缓冲区，而不能将只读的缓冲区转换为可写的缓冲区。

**直接缓冲区**

直接缓冲区是为加快I/O速度，使用一种特殊方式为其分配内存的缓冲区，JDK文档中的描述为：给定一个直接字节缓冲区，Java虚拟机将尽最大努 力直接对它执行本机I/O操作。也就是说，它会在每一次调用底层操作系统的本机I/O操作之前(或之后)，尝试避免将缓冲区的内容拷贝到一个中间缓冲区中 或者从一个中间缓冲区中拷贝数据。要分配直接缓冲区，需要调用allocateDirect()方法，而不是allocate()方法，使用方式与普通缓冲区并无区别，如下面的拷贝文件示例：

**\[java\]** [view plain][][copy][view plain][print][view plain][?][view plain]

1.  **import** java.io.\*;  
2.  **import** java.nio.\*;  
3.  **import** java.nio.channels.\*;  
4.    
5.  **public** **class** Program \{  
6.      **static** **public** **void** main( String args\[\] ) **throws** Exception \{  
7.          String infile = "c:\\\\test.txt";  
8.          FileInputStream fin = **new** FileInputStream( infile );  
9.          FileChannel fcin = fin.getChannel();  
10.           
11.         String outfile = String.format("c:\\\\testcopy.txt");  
12.         FileOutputStream fout = **new** FileOutputStream( outfile );      
13.         FileChannel fcout = fout.getChannel();  
14.           
15.         // 使用allocateDirect，而不是allocate  
16.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect( 1024 );  
17.           
18.         **while** (**true**) \{  
19.             buffer.clear();  
20.               
21.             **int** r = fcin.read( buffer );  
22.               
23.             **if** (r==-1) \{  
24.                 **break**;  
25.             \}  
26.               
27.             buffer.flip();  
28.               
29.             fcout.write( buffer );  
30.         \}  
31.     \}  
32. \}

**内存映射文件I/O**

内存映射文件I/O是一种读和写文件数据的方法，它可以比常规的基于流或者基于通道的I/O快的多。内存映射文件I/O是通过使文件中的数据出现为 内存数组的内容来完成的，这其初听起来似乎不过就是将整个文件读到内存中，但是事实上并不是这样。一般来说，只有文件中实际读取或者写入的部分才会映射到内存中。如下面的示例代码：

**\[java\]** [view plain][][copy][view plain][print][view plain][?][view plain]

1.  **import** java.io.\*;  
2.  **import** java.nio.\*;  
3.  **import** java.nio.channels.\*;  
4.    
5.  **public** **class** Program \{  
6.      **static** **private** **final** **int** start = 0;<span style="font-family:FangSong\_GB2312;font-size:13px;">  
7.      **static** **private** **final** **int** size = 1024;  
8.        
9.      **static** **public** **void** main( String args\[\] ) **throws** Exception \{  
10.         RandomAccessFile raf = **new** RandomAccessFile( "c:\\\\test.txt", "rw" );  
11.         FileChannel fc = raf.getChannel();  
12.           
13.         MappedByteBuffer mbb = fc.map( FileChannel.MapMode.READ\_WRITE,  
14.           start, size );  
15.           
16.         mbb.put( 0, (**byte**)97 );  
17.         mbb.put( 1023, (**byte**)122 );  
18.           
19.         raf.close();  
20.     \}  
21. \}</span>

关于缓冲区的细节内容，我们已经用了两篇文章来介绍。在下一篇中将会介绍NIO中更有趣的部分Nonblocking I/O。

**(未完待续)**

[Link 1]: http://terrylee.me/blog/post/2010/10/01/java-nio-internal-part1.aspx
[view plain]: http://blog.csdn.net/wuxianglong/article/details/6612263#
[0_13108892665O14.gif]: /images/20220810/202a2d26c27f46f9a5ab0ec6c4725004.png