关于java:一篇文章搞定Netty-三大组件如果搞不定再加俩钟

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1. 三大组件简介

Channel 与 Buffer

Java NIO 零碎的外围在于：通道 (Channel) 和缓冲区 (Buffer)。通道示意关上到 IO 设施 (例如：文件、套接字) 的连贯。若须要应用 NIO 零碎，须要获取用于连贯 IO 设施的通道 以及用于 包容数据的缓冲区。而后操作缓冲区，对数据进行解决

简而言之，通道负责传输，缓冲区负责存储

常见的 Channel 有以下四种，其中 FileChannel 次要用于文件传输，其余三种用于网络通信

  • FileChannel
  • DatagramChannel
  • SocketChannel
  • ServerSocketChannel

Buffer 有以下几种，其中应用较多的是 ByteBuffer

  • ByteBuffer

    • MappedByteBuffer
    • DirectByteBuffer
    • HeapByteBuffer
  • ShortBuffer
  • IntBuffer
  • LongBuffer
  • FloatBuffer
  • DoubleBuffer
  • CharBuffer

1、Selector

在应用 Selector 之前，解决 socket 连贯还有以下两种办法

应用多线程技术

为每个连贯别离开拓一个线程，别离去解决对应的 socket 连贯

这种办法存在以下几个问题

  • 内存占用高

    • 每个线程都须要占用肯定的内存，当连贯较多时，会开拓大量线程，导致占用大量内存
  • 线程上下文切换老本高

  • 只适宜连接数少的场景

    • 连接数过多，会导致创立很多线程，从而呈现问题

应用线程池技术

应用线程池，让线程池中的线程去解决连贯

这种办法存在以下几个问题

  • 阻塞模式下，线程仅能解决一个连贯

    • 线程池中的线程获取工作（task）后，只有当其执行完工作之后（断开连接后），才会去获取并执行下一个工作
    • 若 socke 连贯始终未断开，则其对应的线程无奈解决其余 socke 连贯

  • 仅适宜短连贯场景

    • 短连贯即建设连贯发送申请并响应后就立刻断开，使得线程池中的线程能够疾速解决其余连贯

应用选择器

selector 的作用就是配合一个线程来治理多个 channel（fileChannel 因为是阻塞式的，所以无奈应用 selector），，获取这些 channel 上产生的事件，这些 channel 工作在非阻塞模式下，当一个 channel 中没有执行工作时，能够去执行其余 channel 中的工作。适宜连接数多，但流量较少的场景

若事件未就绪，调用 selector 的 select () 办法会阻塞线程，直到 channel 产生了就绪事件。这些事件就绪后，select 办法就会返回这些事件交给 thread 来解决

2、ByteBuffer

应用案例

应用形式
  • 向 buffer 写入数据，例如调用 channel.read (buffer)

  • 调用 flip () 切换至

    读模式

    • flip 会使得 buffer 中的 limit 变为 position，position 变为 0
  • 从 buffer 读取数据，例如调用 buffer.get ()

  • 调用 clear () 或者 compact () 切换至

    写模式

    • 调用 clear () 办法时 position=0，limit 变为 capacity
    • 调用 compact () 办法时，会将缓冲区中的未读数据压缩到缓冲区后面
  • 反复以上步骤

应用 ByteBuffer 读取文件中的内容

public class TestByteBuffer {public static void main(String[] args) {try (FileChannel channel = new FileInputStream("stu.txt").getChannel()){
            // 给缓冲区 调配空间
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
            int read = 0 ;
            StringBuilder builder = new StringBuilder();
            while ((read =channel.read(buffer))>0){
                // 切换成 读模式 limit = position; position=0
                buffer.flip();
                while (buffer.hasRemaining()){builder.append((char)buffer.get());
                }
                // 清空字节数组 切换成 写模式 position=0 ;limit = capacity
                buffer.clear();}
            System.out.println(builder.toString());
        } catch (Exception e) {e.printStackTrace();
        } finally {}}
}

打印后果：

0123456789abcdef

外围属性

字节缓冲区的父类 Buffer 中有几个外围属性，如下

// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private int capacity;
  • capacity：缓冲区的容量。通过构造函数赋予，一旦设置，无奈更改
  • limit：缓冲区的界线。位于 limit 后的数据不可读写。缓冲区的限度不能为负，并且 不能大于其容量
  • position：下一个读写地位的索引（相似 PC）。缓冲区的地位不能为负，并且不能大于 limit
  • mark：记录以后 position 的值。position 被扭转后，能够通过调用 reset () 办法复原到 mark 的地位。

以上四个属性必须满足以下要求

mark <= position <= limit <= capacity

外围办法

put () 办法
  • put () 办法能够将一个数据放入到缓冲区中。
  • 进行该操作后，postition 的值会 +1，指向下一个能够放入的地位。capacity = limit，为缓冲区容量的值。
flip () 办法
  • flip () 办法会 切换对缓冲区的操作模式，由 写 -> 读 / 读 -> 写

  • 进行该操作后

    • 如果是 写模式 -> 读模式，position = 0，limit 指向最初一个元素的下一个地位，capacity 不变
    • 如果是读 -> 写，则复原为 put () 办法中的值
get () 办法
  • get () 办法会读取缓冲区中的一个值
  • 进行该操作后，position 会 +1，如果超过了 limit 则会抛出异样
  • 留神：get (i) 办法不会扭转 position 的值
rewind () 办法
  • 该办法 只能在读模式下应用
  • rewind () 办法后，会复原 position、limit 和 capacity 的值，变为进行 get () 前的值
clear () 办法
  • clear () 办法会将缓冲区中的各个属性复原为最后的状态，position = 0, capacity = limit
  • 此时缓冲区的数据仍然存在，处于“被忘记”状态，下次进行写操作时会笼罩这些数据
mark () 和 reset () 办法
  • mark () 办法会将 postion 的值保留到 mark 属性中
  • reset () 办法会将 position 的值改为 mark 中保留的值
compact () 办法

此办法为 ByteBuffer 的办法，而不是 Buffer 的办法

  • compact 会把未读完的数据向前压缩，而后切换到写模式
  • 数据前移后，原地位的值并未清零，写时会笼罩之前的值
clear() VS compact()

clear 只是对 position、limit、mark 进行重置，而 compact 在对 position 进行设置，以及 limit、mark 进行重置的同时，还波及到数据在内存中拷贝（会调用 array）。所以 compact 比 clear 更耗性能。但 compact 能保留你未读取的数据，将新数据追加到为读取的数据之后；而 clear 则不行，若你调用了 clear，则未读取的数据就无奈再读取到了

所以须要依据状况来判断应用哪种办法进行模式切换

办法调用及演示

ByteBuffer 调试工具类

须要先导入 netty 依赖

<dependency>
  <groupId>io.netty</groupId>
  <artifactId>netty-all</artifactId>
  <version>4.1.51.Final</version>
</dependency>
import java.nio.ByteBuffer;
 
import io.netty.util.internal.MathUtil;
import io.netty.util.internal.StringUtil;
import io.netty.util.internal.MathUtil.*;
 
 
public class ByteBufferUtil {private static final char[] BYTE2CHAR = new char[256];
    private static final char[] HEXDUMP_TABLE = new char[256 * 4];
    private static final String[] HEXPADDING = new String[16];
    private static final String[] HEXDUMP_ROWPREFIXES = new String[65536 >>> 4];
    private static final String[] BYTE2HEX = new String[256];
    private static final String[] BYTEPADDING = new String[16];
 
    static {final char[] DIGITS = "0123456789abcdef".toCharArray();
        for (int i = 0; i < 256; i++) {HEXDUMP_TABLE[i << 1] = DIGITS[i >>> 4 & 0x0F];
            HEXDUMP_TABLE[(i << 1) + 1] = DIGITS[i & 0x0F];
        }
 
        int i;
 
        // Generate the lookup table for hex dump paddings
        for (i = 0; i < HEXPADDING.length; i++) {
            int padding = HEXPADDING.length - i;
            StringBuilder buf = new StringBuilder(padding * 3);
            for (int j = 0; j < padding; j++) {buf.append(" ");
            }
            HEXPADDING[i] = buf.toString();}
 
        // Generate the lookup table for the start-offset header in each row (up to 64KiB).
        for (i = 0; i < HEXDUMP_ROWPREFIXES.length; i++) {StringBuilder buf = new StringBuilder(12);
            buf.append(StringUtil.NEWLINE);
            buf.append(Long.toHexString(i << 4 & 0xFFFFFFFFL | 0x100000000L));
            buf.setCharAt(buf.length() - 9, '|');
            buf.append('|');
            HEXDUMP_ROWPREFIXES[i] = buf.toString();}
 
        // Generate the lookup table for byte-to-hex-dump conversion
        for (i = 0; i < BYTE2HEX.length; i++) {BYTE2HEX[i] = ' ' + StringUtil.byteToHexStringPadded(i);
        }
 
        // Generate the lookup table for byte dump paddings
        for (i = 0; i < BYTEPADDING.length; i++) {
            int padding = BYTEPADDING.length - i;
            StringBuilder buf = new StringBuilder(padding);
            for (int j = 0; j < padding; j++) {buf.append(' ');
            }
            BYTEPADDING[i] = buf.toString();}
 
        // Generate the lookup table for byte-to-char conversion
        for (i = 0; i < BYTE2CHAR.length; i++) {if (i <= 0x1f || i >= 0x7f) {BYTE2CHAR[i] = '.';
            } else {BYTE2CHAR[i] = (char) i;
            }
        }
    }
 
    /**
     * 打印所有内容
     * @param buffer
     */
    public static void debugAll(ByteBuffer buffer) {int oldlimit = buffer.limit();
        buffer.limit(buffer.capacity());
        StringBuilder origin = new StringBuilder(256);
        appendPrettyHexDump(origin, buffer, 0, buffer.capacity());
        System.out.println("+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+");
        System.out.printf("position: [%d], limit: [%d]\n", buffer.position(), oldlimit);
        System.out.println(origin);
        buffer.limit(oldlimit);
    }
 
    /**
     * 打印可读取内容
     * @param buffer
     */
    public static void debugRead(ByteBuffer buffer) {StringBuilder builder = new StringBuilder(256);
        appendPrettyHexDump(builder, buffer, buffer.position(), buffer.limit() - buffer.position());
        System.out.println("+--------+-------------------- read -----------------------+----------------+");
        System.out.printf("position: [%d], limit: [%d]\n", buffer.position(), buffer.limit());
        System.out.println(builder);
    }
 
    private static void appendPrettyHexDump(StringBuilder dump, ByteBuffer buf, int offset, int length) {if (MathUtil.isOutOfBounds(offset, length, buf.capacity())) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("expected:" + "0 <= offset(" + offset + ") <= offset + length(" + length
                            + ") <=" + "buf.capacity(" + buf.capacity() + ')');
        }
        if (length == 0) {return;}
        dump.append(
                "+-------------------------------------------------+" +
                        StringUtil.NEWLINE + "|  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |" +
                        StringUtil.NEWLINE + "+--------+-------------------------------------------------+----------------+");
 
        final int startIndex = offset;
        final int fullRows = length >>> 4;
        final int remainder = length & 0xF;
 
        // Dump the rows which have 16 bytes.
        for (int row = 0; row < fullRows; row++) {int rowStartIndex = (row << 4) + startIndex;
 
            // Per-row prefix.
            appendHexDumpRowPrefix(dump, row, rowStartIndex);
 
            // Hex dump
            int rowEndIndex = rowStartIndex + 16;
            for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {dump.append(BYTE2HEX[getUnsignedByte(buf, j)]);
            }
            dump.append("|");
 
            // ASCII dump
            for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {dump.append(BYTE2CHAR[getUnsignedByte(buf, j)]);
            }
            dump.append('|');
        }
 
        // Dump the last row which has less than 16 bytes.
        if (remainder != 0) {int rowStartIndex = (fullRows << 4) + startIndex;
            appendHexDumpRowPrefix(dump, fullRows, rowStartIndex);
 
            // Hex dump
            int rowEndIndex = rowStartIndex + remainder;
            for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {dump.append(BYTE2HEX[getUnsignedByte(buf, j)]);
            }
            dump.append(HEXPADDING[remainder]);
            dump.append("|");
 
            // Ascii dump
            for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {dump.append(BYTE2CHAR[getUnsignedByte(buf, j)]);
            }
            dump.append(BYTEPADDING[remainder]);
            dump.append('|');
        }
 
        dump.append(StringUtil.NEWLINE +
                "+--------+-------------------------------------------------+----------------+");
    }
 
    private static void appendHexDumpRowPrefix(StringBuilder dump, int row, int rowStartIndex) {if (row < HEXDUMP_ROWPREFIXES.length) {dump.append(HEXDUMP_ROWPREFIXES[row]);
        } else {dump.append(StringUtil.NEWLINE);
            dump.append(Long.toHexString(rowStartIndex & 0xFFFFFFFFL | 0x100000000L));
            dump.setCharAt(dump.length() - 9, '|');
            dump.append('|');
        }
    }
 
    public static short getUnsignedByte(ByteBuffer buffer, int index) {return (short) (buffer.get(index) & 0xFF);
    }
}
调用 ByteBuffer 的办法
public class TestByteBuffer {public static void main(String[] args) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
        // 向 buffer 中写入 1 个字节的数据
        buffer.put((byte)97);
        // 应用工具类，查看 buffer 状态
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
 
        // 向 buffer 中写入 4 个字节的数据
        buffer.put(new byte[]{98, 99, 100, 101});
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
 
        // 获取数据
        buffer.flip();
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
        System.out.println(buffer.get());
        System.out.println(buffer.get());
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
 
        // 应用 compact 切换模式
        buffer.compact();
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
 
        // 再次写入
        buffer.put((byte)102);
        buffer.put((byte)103);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
    }
}

运行后果

// 向缓冲区写入了一个字节的数据，此时 postition 为 1
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [1], limit: [10]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 00 00 00 00 00 00 00 00 00                   |a.........      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
 
// 向缓冲区写入四个字节的数据，此时 position 为 5
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [10]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 62 63 64 65 00 00 00 00 00                   |abcde.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
 
// 调用 flip 切换模式，此时 position 为 0，示意从第 0 个数据开始读取
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [0], limit: [5]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 62 63 64 65 00 00 00 00 00                   |abcde.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
// 读取两个字节的数据             
97
98
            
// position 变为 2             
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [2], limit: [5]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 61 62 63 64 65 00 00 00 00 00                   |abcde.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
             
// 调用 compact 切换模式，此时 position 及其前面的数据被压缩到 ByteBuffer 后面去了
// 此时 position 为 3，会笼罩之前的数据             
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [3], limit: [10]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 63 64 65 64 65 00 00 00 00 00                   |cdede.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
             
// 再次写入两个字节的数据，之前的 0x64 0x65 被笼罩         
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [10]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 63 64 65 66 67 00 00 00 00 00                   |cdefg.....      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+

字符串与 ByteBuffer 的互相转换

办法一

编码：字符串调用 getByte 办法取得 byte 数组，将 byte 数组放入 ByteBuffer 中

解码：先调用 ByteBuffer 的 flip 办法，而后通过 StandardCharsets 的 decoder 办法解码

public class Translate {public static void main(String[] args) {
        // 筹备两个字符串
        String str1 = "hello";
        String str2 = "";
 
 
        ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.allocate(16);
        // 通过字符串的 getByte 办法取得字节数组，放入缓冲区中
        buffer1.put(str1.getBytes());
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
 
        // 将缓冲区中的数据转化为字符串
        // 切换模式
        buffer1.flip();
        
        // 通过 StandardCharsets 解码，取得 CharBuffer，再通过 toString 取得字符串
        str2 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();
        System.out.println(str2);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
    }
}

运行后果

+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [16]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |hello...........|
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
hello
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [5]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 |hello...........|
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
办法二

编码：通过 StandardCharsets 的 encode 办法取得 ByteBuffer，此时取得的 ByteBuffer 为读模式，无需通过 flip 切换模式

解码：通过 StandardCharsets 的 decoder 办法解码

public class Translate {public static void main(String[] args) {
        // 筹备两个字符串
        String str1 = "hello";
        String str2 = "";
 
        // 通过 StandardCharsets 的 encode 办法取得 ByteBuffer
        // 此时取得的 ByteBuffer 为读模式，无需通过 flip 切换模式
        ByteBuffer buffer1 = StandardCharsets.UTF_8.encode(str1);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
 
        // 将缓冲区中的数据转化为字符串
        // 通过 StandardCharsets 解码，取得 CharBuffer，再通过 toString 取得字符串
        str2 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();
        System.out.println(str2);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
    }
}

运行后果

+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [0], limit: [5]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
hello
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [5]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
办法三

编码：字符串调用 getByte () 办法取得字节数组，将字节数组传给 ByteBuffer 的 wrap () 办法，通过该办法取得 ByteBuffer。同样无需调用 flip 办法切换为读模式

解码：通过 StandardCharsets 的 decoder 办法解码

public class Translate {public static void main(String[] args) {
        // 筹备两个字符串
        String str1 = "hello";
        String str2 = "";
 
        // 通过 StandardCharsets 的 encode 办法取得 ByteBuffer
        // 此时取得的 ByteBuffer 为读模式，无需通过 flip 切换模式
        ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.wrap(str1.getBytes());
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
 
        // 将缓冲区中的数据转化为字符串
        // 通过 StandardCharsets 解码，取得 CharBuffer，再通过 toString 取得字符串
        str2 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();
        System.out.println(str2);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
    }
}

运行后果

+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [0], limit: [5]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
hello
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [5], limit: [5]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+

粘包与半包

景象

网络上有多条数据发送给服务端，数据之间应用 \n 进行分隔
但因为某种原因这些数据在接管时，被进行了重新组合，例如原始数据有 3 条为

  • Hello,world\n
  • I’m Nyima\n
  • How are you?\n

变成了上面的两个 byteBuffer (粘包，半包)

  • Hello,world\nI’m Nyima\nHo
  • w are you?\n
呈现起因

粘包

发送方 在发送数据时，并不是一条一条地发送数据，而是将数据整合在一起，当数据达到肯定的数量后再一起发送。这就会导致多条信息被放在一个缓冲区中被一起发送进来

半包

接管方 的缓冲区的大小是无限的，当接管方的缓冲区满了当前，就须要将信息截断，等缓冲区空了当前再持续放入数据。这就会产生一段残缺的数据最初被截断的景象

解决办法

  • 通过 get (index) 办法遍历 ByteBuffer，遇到分隔符时进行解决。

    留神

    ：get (index) 不会扭转 position 的值

    • 记录该段数据长度，以便于申请对应大小的缓冲区
    • 将缓冲区的数据通过 get () 办法写入到 target 中
  • 调用 compact 办法切换模式，因为缓冲区中可能还有未读的数据
public class ByteBufferDemo {public static void main(String[] args) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(32);
        // 模仿粘包 + 半包
        buffer.put("Hello,world\nI'm Nyima\nHo".getBytes());
        // 调用 split 函数解决
        split(buffer);
        buffer.put("w are you?\n".getBytes());
        split(buffer);
    }
 
    private static void split(ByteBuffer buffer) {
        // 切换为读模式
        buffer.flip();
        for(int i = 0; i < buffer.limit(); i++) {
 
            // 遍历寻找分隔符
            // get(i)不会挪动 position
            if (buffer.get(i) == '\n') {
                // 缓冲区长度
                int length = i+1-buffer.position();
                ByteBuffer target = ByteBuffer.allocate(length);
                // 将后面的内容写入 target 缓冲区
                for(int j = 0; j < length; j++) {
                    // 将 buffer 中的数据写入 target 中
                    target.put(buffer.get());
                }
                // 打印查看后果
                ByteBufferUtil.debugAll(target);
            }
        }
        // 切换为写模式，然而缓冲区可能未读完，这里须要应用 compact
        buffer.compact();}
}

运行后果

+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [12], limit: [12]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 48 65 6c 6c 6f 2c 77 6f 72 6c 64 0a             |Hello,world.    |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [10], limit: [10]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 49 27 6d 20 4e 79 69 6d 61 0a                   |I'm Nyima.      |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+
position: [13], limit: [13]
         +-------------------------------------------------+
         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+
|00000000| 48 6f 77 20 61 72 65 20 79 6f 75 3f 0a          |How are you?.   |
+--------+-------------------------------------------------+----------------+

3、FileChannel

工作模式

FileChannel 只能在阻塞模式下工作，所以无奈搭配 Selector

获取

不能间接关上 FileChannel，必须通过 FileInputStream、FileOutputStream 或者 RandomAccessFile 来获取 FileChannel，它们都有 getChannel 办法

  • 通过 FileInputStream 获取的 channel 只能读
  • 通过 FileOutputStream 获取的 channel 只能写
  • 通过 RandomAccessFile 是否能读写 依据结构 RandomAccessFile 时的读写模式决定

读取

通过 FileInputStream 获取 channel，通过 read 办法将数据写入到 ByteBuffer 中

read 办法的返回值示意读到了多少字节，若读到了文件开端则返回 – 1

int readBytes = channel.read(buffer);

可依据返回值判断是否读取结束

while(channel.read(buffer) > 0) {
    // 进行对应操作
    ...
}

写入

因为 channel 也是有大小的，所以 write 办法并不能保障一次将 buffer 中的内容全副写入 channel。必须 须要依照以下规定进行写入

// 通过 hasRemaining()办法查看缓冲区中是否还有数据未写入到通道中
while(buffer.hasRemaining()) {channel.write(buffer);
}

敞开

通道须要 close，个别状况通过 try-with-resource 进行敞开，最好应用以下办法获取 strea 以及 channel，防止某些起因使得资源未被敞开

public class TestChannel {public static void main(String[] args) throws IOException {try (FileInputStream fis = new FileInputStream("stu.txt");
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream("student.txt");
             FileChannel inputChannel = fis.getChannel();
             FileChannel outputChannel = fos.getChannel()) {
            
            // 执行对应操作
            ...
                
        }
    }
}

地位

position

channel 也领有一个保留读取数据地位的属性，即 position

long pos = channel.position();

能够通过 position (int pos) 设置 channel 中 position 的值

long newPos = ...;
channel.position(newPos);

设置以后地位时，如果设置为文件的开端

  • 这时读取会返回 -1
  • 这时写入，会追加内容，但要留神如果 position 超过了文件开端，再写入时在新内容和原开端之间会有空洞（00）

强制写入

操作系统出于性能的思考，会将数据缓存，不是立即写入磁盘，而是等到缓存满了当前将所有数据一次性的写入磁盘。能够调用 force(true) 办法将文件内容和元数据（文件的权限等信息）立即写入磁盘

2、两个 Channel 传输数据

transferTo 办法

应用 transferTo 办法能够疾速、高效地将一个 channel 中的数据传输到另一个 channel 中，但一次只能传输 2G 的内容

transferTo 底层应用了零拷贝技术

public class TestChannel {public static void main(String[] args){try (FileInputStream fis = new FileInputStream("stu.txt");
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream("student.txt");
             FileChannel inputChannel = fis.getChannel();
             FileChannel outputChannel = fos.getChannel()) {
            // 参数：inputChannel 的起始地位，传输数据的大小，目标 channel
            // 返回值为传输的数据的字节数
            // transferTo 一次只能传输 2G 的数据
            inputChannel.transferTo(0, inputChannel.size(), outputChannel);
        } catch (IOException e) {e.printStackTrace();
        }
    }
}

当传输的文件大于 2G 时，须要应用以下办法进行屡次传输

public class TestChannel {public static void main(String[] args){try (FileInputStream fis = new FileInputStream("stu.txt");
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream("student.txt");
             FileChannel inputChannel = fis.getChannel();
             FileChannel outputChannel = fos.getChannel()) {long size = inputChannel.size();
            long capacity = inputChannel.size();
            // 分屡次传输
            while (capacity > 0) {
                // transferTo 返回值为传输了的字节数
                capacity -= inputChannel.transferTo(size-capacity, capacity, outputChannel);
            }
        } catch (IOException e) {e.printStackTrace();
        }
    }
}

3、Path 与 Paths

  • Path 用来示意文件门路
  • Paths 是工具类，用来获取 Path 实例
Path source = Paths.get("1.txt"); // 相对路径 不带盘符 应用 user.dir 环境变量来定位 1.txt
 
Path source = Paths.get("d:\\1.txt"); // 绝对路径 代表了  d:\1.txt 反斜杠须要本义
 
Path source = Paths.get("d:/1.txt"); // 绝对路径 同样代表了  d:\1.txt
 
Path projects = Paths.get("d:\\data", "projects"); // 代表了  d:\data\projects
  • . 代表了以后门路
  • .. 代表了上一级门路

例如目录构造如下

d:
    |- data
        |- projects
            |- a
            |- b

代码

Path path = Paths.get("d:\\data\\projects\\a\\..\\b");
System.out.println(path);
System.out.println(path.normalize()); // 正常化门路 会去除 . 以及 ..

输入后果为

d:\data\projects\a\..\b
d:\data\projects\b

4、Files

查找

查看文件是否存在

Path path = Paths.get("helloword/data.txt");
System.out.println(Files.exists(path));

创立

创立 一级目录

Path path = Paths.get("helloword/d1");
Files.createDirectory(path);
  • 如果目录已存在，会抛异样 FileAlreadyExistsException
  • 不能一次创立多级目录，否则会抛异样 NoSuchFileException

创立 多级目录用

Path path = Paths.get("helloword/d1/d2");
Files.createDirectories(path);

拷贝及挪动

拷贝文件
Path source = Paths.get("helloword/data.txt");
Path target = Paths.get("helloword/target.txt");
 
Files.copy(source, target);
  • 如果文件已存在，会抛异样 FileAlreadyExistsException

如果心愿用 source 笼罩 掉 target，须要用 StandardOption 来管制

Files.copy(source, target, StandardOption.REPLACE_EXISTING);

挪动文件

Path source = Paths.get("helloword/data.txt");
Path target = Paths.get("helloword/data.txt");
 
Files.move(source, target, StandardOption.ATOMIC_MOVE);
  • StandardOption.ATOMIC_MOVE 保障文件挪动的原子性

删除

删除文件

Path target = Paths.get("helloword/target.txt");
 
Files.delete(target);
  • 如果文件不存在，会抛异样 NoSuchFileException

删除目录

Path target = Paths.get("helloword/d1");
 
Files.delete(target);
  • 如果 目录还有内容，会抛异样 DirectoryNotEmptyException

遍历

能够 应用 Files 工具类中的 walkFileTree (Path, FileVisitor) 办法，其中须要传入两个参数

  • Path：文件起始门路

  • FileVisitor：文件拜访器，

    应用访问者模式

    • 接口的实现类

      SimpleFileVisitor

      有四个办法

      • preVisitDirectory：拜访目录前的操作
      • visitFile：拜访文件的操作
      • visitFileFailed：拜访文件失败时的操作
      • postVisitDirectory：拜访目录后的操作
public class TestFiles {public static void main(String[] args) throws IOException {AtomicInteger ditCount = new AtomicInteger();
        AtomicInteger fileCount = new AtomicInteger();
 
        Files.walkFileTree(Paths.get("D:\\Program Files\\jdk7"),new SimpleFileVisitor<Path>(){
            @Override
            public FileVisitResult preVisitDirectory(Path dir, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {System.err.println("=====>"+dir);
                ditCount.incrementAndGet();
                return super.preVisitDirectory(dir, attrs);
            }
 
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {System.out.println("=====>"+file);
                fileCount.incrementAndGet();
                return super.visitFile(file, attrs);
            }
        });
        System.out.println("dir count :"+ditCount);
        System.out.println("file count :"+fileCount);
    }
}

运行后果如下

...
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\SystemV\EST5EDT
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\SystemV\HST10
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\SystemV\MST7
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\SystemV\MST7MDT
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\SystemV\PST8
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\SystemV\PST8PDT
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\SystemV\YST9
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\SystemV\YST9YDT
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\WET
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\lib\zi\ZoneInfoMappings
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\LICENSE
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\README.txt
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\release
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\THIRDPARTYLICENSEREADME-JAVAFX.txt
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\THIRDPARTYLICENSEREADME.txt
=====>D:\Program Files\jdk7\jre7\Welcome.html
dir count :183
file count :2437

本文由 传智教育博学谷 教研团队公布。

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2022-12-28
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