Java NIO（二）：标准输入输出NIO

Buffer也是一个对象，它包含一些要写入或读出的数据，像是NIO读写数据的中转池。在NIO中，数据是放入buffer对象的，而在IO中，数据是直接写入或者读到Stream对象的。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。

Buffer实质上是一个数组，通常是一个字节数据，但也可以是其他类型的数组。但一个缓冲区不仅仅是一个数组，重要的是它提供了对数据的结构化访问，而且还可以跟踪系统的读写进程。

下图描述了从一个客户端向服务端发送数据，然后服务端接收数据的过程：

客户端发送数据时，必须先将数据存入Buffer中，然后将Buffer中的内容写入通道。服务端这边接收数据必须通过Channel将数据读入到Buffer中，然后再从Buffer中取出数据来处理。

使用 Buffer 读写数据一般遵循以下步骤：

写入数据到 Buffer：当向 Buffer 写入数据时，Buffer 会记录下写了多少数据；
调用 flip() 方法：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；
从 Buffer 中读取数据：在读模式下，可以读取之前写入到 Buffer 的所有数据；
调用 clear() 方法或者 compact() 方法：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。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。

控制buffer状态的三个变量：

position：跟踪已经写了多少数据或读了多少数据，它指向的是下一个字节来自哪个位置
limit：代表还有多少数据可以取出或还有多少空间可以写入，它的值小于等于capacity。
capacity：代表缓冲区的最大容量，一般新建一个缓冲区的时候，limit的值和capacity的值默认是相等的。flip、clear这两个方法便是用来设置这些值的。

在对Buffer进行读/写的过程中，position会往后移动，而 limit 就是 position 移动的边界。在对Buffer进行写入操作时，limit应当设置为capacity的大小，而对Buffer进行读取操作时，limit应当设置为数据的实际结束位置。（注意：将Buffer数据写入通道是Buffer 读取操作，从通道读取数据到Buffer是Buffer 写入操作）

通过阅读源码就可以知道Buffer对应的几个方法的实现原理：

flip(): 设置 limit 为 position 的值，然后 position 置为0。对Buffer进行读取操作前调用。
rewind(): 仅仅将 position 置0。一般是在重新读取Buffer数据前调用，比如要读取同一个Buffer的数据写入多个通道时会用到。
clear(): 回到初始状态，即 limit 等于 capacity，position 置0。重新对Buffer进行写入操作前调用。
compact(): 将未读取完的数据（position 与 limit 之间的数据）移动到缓冲区开头，并将 position 设置为这段数据末尾的下一个位置。其实就等价于重新向缓冲区中写入了这么一段数据。

NIO中Buffer的类型：

ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer
Mappeddyteuffer

这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的数据基本类型。

3、Selector

Selector允许单线程处理多个Channel（一个Channel就是一个连接），如果每个连接的流量都很小，使用Selector就会很方便，如上图所示。而不用每个Channel来新建一个线程处理。

会在之后的文章中谈到。

三、文件读写的应用

1、从文件中读

如果从文件读取数据的话，需要如下三步：

1、从FileInputStream获取Channel通道

FileInputStream fin = new FileInputStream( "rw.txt" );
FileChannel fc = fin.getChannel();

2、创建Buffer缓冲区

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );

3、从Channel通道读取数据到Buffer缓冲区

fc.read( buffer );

2、写入到文件

类似于读

1、获取一个Channel通道

FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "rw.txt" );
FileChannel fc = fout.getChannel();

2、创建Buffer缓冲区，将数据放入缓冲区

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );

for (int i=0; i<message.length; ++i) {
     buffer.put( message[i] );
}

buffer.flip();

3、把Buffer缓冲区数据写入Channel通道中

fc.write( buffer );

3、通过NIO复制文件

public static void copyFileWithNIO(String src,String dst) throws IOException{
	//声明源文件和目标文件
    FileInputStream fi=new FileInputStream(new File(src));
    FileOutputStream fo=new FileOutputStream(new File(dst));
    //获得传输通道channel
    FileChannel inChannel=fi.getChannel();
    FileChannel outChannel=fo.getChannel();
    //获得容器buffer
    ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
    while(true){
        //判断是否读完文件
        if(inChannel.read(buffer)==-1){
            break;  
         }
        //重设一下buffer的position=0，limit=position
        buffer.flip();
        //开始写
        outChannel.write(buffer);
        //写完要重置buffer，重设position=0,limit=capacity
        buffer.clear();
    }
    inChannel.close();
    outChannel.close();
    fi.close();
    fo.close();
}

参考资料

https://blog.csdn.net/suifeng3051/article/details/48160753

https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3919162.html

https://blog.csdn.net/geekcome/article/details/23868411

https://blog.csdn.net/javaxuexi123/article/details/81910644