Java NIO API详解

核心提示：在JDK 1.4以前，java的IO操作集中在java.io这个包中，Java NIO API详解，是基于流的同步（blocking）API，对于大多数应用来说， ByteBuffer在Buffer的子类中，ByteBuffer是一个地位较为非凡的类，这样的API使用很方便，然而

　　在JDK 1.4以前，java的IO操作集中在java.io这个包中，是基于流的同步（blocking）API。对于大多数应用来说，这样的API使用很方便，然而，一些对性能要求较高的应用，尤其是服务端应用，往往需要一个更为有效的方式来处理IO。从JDK 1.4起，NIO API作为一个基于缓冲区，并能提供异步(non-blocking)IO操作的API被引入。本文对其进行深入的介绍。



NIO API主要集中在java.nio和它的subpackages中：



java.nio

定义了Buffer及其数据类型相关的子类。其中被java.nio.channels中的类用来进行IO操作的ByteBuffer的作用非常重要。



java.nio.channels

定义了一系列处理IO的Channel接口以及这些接口在文件系统和网络通讯上的实现。通过Selector这个类，还提供了进行异步IO操作的办法。这个包可以说是NIO API的核心。



java.nio.channels.spi

定义了可用来实现channel和selector API的抽象类。



java.nio.charset

定义了处理字符编码和解码的类。



java.nio.charset.spi

定义了可用来实现charset API的抽象类。



java.nio.channels.spi和java.nio.charset.spi这两个包主要被用来对现有NIO API进行扩展，在实际的使用中，我们一般只和另外的3个包打交道。下面将对这3个包一一介绍。



Package java.nio

这个包主要定义了Buffer及其子类。Buffer定义了一个线性存放PRimitive type数据的容器接口。对于除boolean以外的其他primitive type，都有一个相应的Buffer子类，ByteBuffer是其中最重要的一个子类。



下面这张UML类图描述了java.nio中的类的关系：






Buffer

定义了一个可以线性存放primitive type数据的容器接口。Buffer主要包含了与类型（byte, char…）无关的功能。值得注重的是Buffer及其子类都不是线程安全的。



每个Buffer都有以下的属性：



capacity

这个Buffer最多能放多少数据。capacity一般在buffer被创建的时候指定。

limit

在Buffer上进行的读写操作都不能越过这个下标。当写数据到buffer中时，limit一般和capacity相等，当读数据时，limit代表buffer中有效数据的长度。

position

读/写操作的当前下标。当使用buffer的相对位置进行读/写操作时，读/写会从这个下标进行，并在操作完成后，buffer会更新下标的值。

mark

一个临时存放的位置下标。调用mark()会将mark设为当前的position的值，以后调用reset()会将position属性设置为mark的值。mark的值总是小于等于position的值，假如将position的值设的比mark小，当前的mark值会被抛弃掉。



这些属性总是满足以下条件：

0 <= mark <= position <= limit <= capacity



limit和position的值除了通过limit()和position()函数来设置，也可以通过下面这些函数来改变：



Buffer clear()

把position设为0，把limit设为capacity，一般在把数据写入Buffer前调用。

Buffer flip()

把limit设为当前position，把position设为0，一般在从Buffer读出数据前调用。

Buffer rewind()

把position设为0，limit不变，一般在把数据重写入Buffer前调用。



Buffer对象有可能是只读的，这时，任何对该对象的写操作都会触发一个ReadOnlyBufferException。isReadOnly()方法可以用来判定一个Buffer是否只读。



ByteBuffer

在Buffer的子类中，ByteBuffer是一个地位较为非凡的类，因为在java.io.channels中定义的各种channel的IO操作基本上都是围绕ByteBuffer展开的。



ByteBuffer定义了4个static方法来做创建工作：



ByteBuffer allocate(int capacity)