一文搞定Netty 三大组件，如果搞不定，再加俩钟

1. 三大组件简介

Channel 与 Buffer

Java NIO 系统的中心在于：通道 (Channel) 和缓冲区 (Buffer)。通道表示打开到 IO 设备 (例如：文件、套接字) 的衔接。若需求运用 NIO 系统，需求获取用于衔接 IO 设备的通道 以及用于容纳数据的缓冲区。然后操作缓冲区，对数据进行处理

简而言之，通道担任传输，缓冲区担任存储

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

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

Buffer 有以下几种，其间运用较多的是 ByteBuffer

• ByteBuffer

  • MappedByteBuffer
  • DirectByteBuffer
  • HeapByteBuffer

• ShortBuffer

• IntBuffer

• LongBuffer

• FloatBuffer

• DoubleBuffer

• CharBuffer

1、Selector

在运用 Selector 之前，处理 socket 衔接还有以下两种办法

运用多线程技能

为每个衔接分别拓荒一个线程，分别去处理对应的 socket 衔接

这种办法存在以下几个问题

• 内存占用高
  • 每个线程都需求占用必定的内存，当衔接较多时，会拓荒很多线程，导致占用很多内存
• 线程上下文切换成本高
• 只适合衔接数少的场景
  • 衔接数过多，会导致创立很多线程，然后呈现问题

运用线程池技能

运用线程池，让线程池中的线程去处理衔接

这种办法存在以下几个问题

• 堵塞形式下，线程仅能处理一个衔接
  • 线程池中的线程获取使命（task）后，只有当其履行完使命之后（断开衔接后），才会去获取并履行下一个使命
  • 若 socke 衔接一直未断开，则其对应的线程无法处理其他 socke 衔接
• 仅适合短衔接场景
  • 短衔接即建立衔接发送恳求并响应后就当即断开，使得线程池中的线程能够快速处理其他衔接

运用选择器

selector 的效果便是配合一个线程来管理多个 channel（fileChannel 由于是堵塞式的，所以无法运用 selector），，获取这些 channel 上产生的事情，这些 channel 工作在非堵塞形式下，当一个 channel 中没有履行使命时，能够去履行其他channel 中的使命。适合衔接数多，但流量较少的场景

若事情未安排妥当，调用 selector 的 select () 办法会堵塞线程，直到 channel 产生了安排妥当事情。这些事情安排妥当后，select 办法就会回来这些事情交给 thread 来处理

2、ByteBuffer

运用事例

运用办法

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

• 调用 flip () 切换至

  读形式

  • 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

  写形式

  • 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紧缩到缓冲区前面

• 重复以上步骤

运用 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 分配空间
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
            int read = 0 ;
            StringBuilder builder = new StringBuilder();
            while ((read =channel.read(buffer))>0){
                //切换成 读形式 limit = position; position=0
                buffer.flip();
                while (buffer.hasRemaining()){
                    builder.append((char)buffer.get());
                }
                //清空字节数组 切换成 写形式 position=0 ;limit = capacity
                buffer.clear();
            }
            System.out.println(builder.toString());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
        }
    }
}

打印成果：

0123456789abcdef

中心特点

字节缓冲区的父类 Buffer 中有几个中心特点，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。经过结构函数赋予，一旦设置，无法更改
• limit：缓冲区的边界。位于 limit 后的数据不可读写。缓冲区的约束不能为负，并且 不能大于其容量
• position： 下一个读写方位的索引（类似 PC）。缓冲区的方位不能为负，并且不能大于 limit
• mark：记录当时 position 的值。position 被改动后，能够经过调用 reset () 办法康复到 mark 的方位。

以上四个特点有必要满意以下要求

mark <= position <= limit <= capacity

中心办法

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方位。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形式 ，由 写 -> 读 / 读 -> 写
• 进行该操作后
  • 假如是 写形式 -> 读形式，position = 0 ， limit 指向最终一个元素的下一个方位，capacity 不变
  • 假如是读 -> 写 ，则康复为 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 ，假如超过了 limit 则会抛出反常
• 留意：get (i) 办法不会改动 position 的值

rewind () 办法

• 该办法 只能在读形式下运用
• rewind () 办法后，会康复 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特点康复为最初的状况，position = 0, capacity = limit
• 此刻缓冲区的数据依然存在，处于 “被遗忘” 状况，下次进行写操作时会掩盖这些数据

mark () 和 reset () 办法

• mark () 办法会将 postion 的值保存到 mark 特点中
• reset () 办法会将 position 的值改为 mark 中保存的值

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紧缩，然后切换到写形式
• 数据前移后，原方位的值并未清零，写时会掩盖之前的值

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 进行重置的一起，还涉及到数据在内存中复制（会调用 array）。所以 compact 比 clear 更耗功能。但 compact 能保存你未读取的数据，将新数据追加到为读取的数据之后；而 clear 则不可，若你调用了 clear，则未读取的数据就无法再读取到了

所以需求依据状况来判别运用哪种办法进行形式切换

办法调用及演示

ByteBuffer 调试东西类

需求先导入 netty 依靠

<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);
        // 运用东西类，查看buffer状况
        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);
        // 运用compact切换形式
        buffer.compact();
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
        // 再次写入
        buffer.put((byte)102);
        buffer.put((byte)103);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
    }
}

运行成果

// 向缓冲区写入了一个字节的数据，此刻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，此刻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切换形式，此刻position为0，表示从第0个数据开端读取
+--------+-------------------- 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切换形式，此刻position及其后边的数据被紧缩到ByteBuffer前面去了
// 此刻position为3，会掩盖之前的数据             
+--------+-------------------- 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 被掩盖         
+--------+-------------------- 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 的相互转化

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，然后经过 StandardCharsets 的 decoder 办法解码

public class Translate {
    public static void main(String[] args) {
        // 预备两个字符串
        String str1 = "hello";
        String str2 = "";
        ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.allocate(16);
        // 经过字符串的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
        // 切换形式
        buffer1.flip();
        // 经过StandardCharsets解码，取得CharBuffer，再经过toString取得字符串
        str2 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();
        System.out.println(str2);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
    }
}

运行成果

+--------+-------------------- 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：经过 StandardCharsets 的 encode 办法取得 ByteBuffer，此刻取得的 ByteBuffer 为读形式，无需经过 flip 切换形式

解码：经过 StandardCharsets 的 decoder 办法解码

public class Translate {
    public static void main(String[] args) {
        // 预备两个字符串
        String str1 = "hello";
        String str2 = "";
        // 经过StandardCharsets的encode办法取得ByteBuffer
        // 此刻取得的ByteBuffer为读形式，无需经过flip切换形式
        ByteBuffer buffer1 = StandardCharsets.UTF_8.encode(str1);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
        // 将缓冲区中的数据转化为字符串
        // 经过StandardCharsets解码，取得CharBuffer，再经过toString取得字符串
        str2 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();
        System.out.println(str2);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
    }
}

运行成果

+--------+-------------------- 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，经过该办法取得 ByteBuffer。相同无需调用 flip 办法切换为读形式

解码：经过 StandardCharsets 的 decoder 办法解码

public class Translate {
    public static void main(String[] args) {
        // 预备两个字符串
        String str1 = "hello";
        String str2 = "";
        // 经过StandardCharsets的encode办法取得ByteBuffer
        // 此刻取得的ByteBuffer为读形式，无需经过flip切换形式
        ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.wrap(str1.getBytes());
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
        // 将缓冲区中的数据转化为字符串
        // 经过StandardCharsets解码，取得CharBuffer，再经过toString取得字符串
        str2 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1).toString();
        System.out.println(str2);
        ByteBufferUtil.debugAll(buffer1);
    }
}

运行成果

+--------+-------------------- 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

现象

网络上有多条数据发送给服务端，数据之间运用 \n 进行分隔 但由于某种原因这些数据在接纳时，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

变成了下面的两个 byteBuffer (粘包，半包)

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

呈现原因

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，当数据达到必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出去

半包

接纳方 的缓冲区的大小是有限的，当接纳方的缓冲区满了以后，就需求将信息切断，等缓冲区空了以后再继续放入数据。这就会产生一段完整的数据最终被切断的现象

解决办法

• 经过 get (index) 办法遍历 ByteBuffer，遇到分隔符时进行处理。

  留意

  ：get (index) 不会改动 position 的值

  • 记录该段数据长度，以便于申请对应大小的缓冲区
  • 将缓冲区的数据经过 get () 办法写入到 target 中

• 调用 compact 办法切换形式，由于缓冲区中或许还有未读的数据

public class ByteBufferDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(32);
        // 模拟粘包+半包
        buffer.put("Hello,world\nI'm Nyima\nHo".getBytes());
        // 调用split函数处理
        split(buffer);
        buffer.put("w are you?\n".getBytes());
        split(buffer);
    }
    private static void split(ByteBuffer buffer) {
        // 切换为读形式
        buffer.flip();
        for(int i = 0; i < buffer.limit(); i++) {
            // 遍历寻找分隔符
            // get(i)不会移动position
            if (buffer.get(i) == '\n') {
                // 缓冲区长度
                int length = i+1-buffer.position();
                ByteBuffer target = ByteBuffer.allocate(length);
                // 将前面的内容写入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());
                }
                // 打印查看成果
                ByteBufferUtil.debugAll(target);
            }
        }
        // 切换为写形式，可是缓冲区或许未读完，这儿需求运用compact
        buffer.compact();
    }
}

运行成果

+--------+-------------------- 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

工作形式

FileChannel 只能在堵塞形式下工作，所以无法调配 Selector

获取

不能直接打开 FileChannel，有必要经过 FileInputStream、FileOutputStream 或者 RandomAccessFile 来获取 FileChannel，它们都有 getChannel 办法

• 经过 FileInputStream 获取的 channel 只能读
• 经过 FileOutputStream 获取的 channel 只能写
• 经过 RandomAccessFile 是否能读写 依据结构 RandomAccessFile 时的读写形式决议

读取

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

read 办法的回来值表示读到了多少字节，若读到了文件结尾则回来 – 1

int readBytes = channel.read(buffer);

可依据回来值判别是否读取完毕

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

写入

由于 channel 也是有大小的，所以 write 办法并不能保证一次将 buffer 中的内容全部写入 channel。有必要需求按照以下规矩进行写入

// 经过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);
}

封闭

通道需求 close，一般状况经过 try-with-resource 进行封闭，最好运用以下办法获取 strea 以及 channel，避免某些原因使得资源未被封闭

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()) {
            // 履行对应操作
            ...
        }
    }
}

方位

position

channel 也具有一个保存读取数据方位的特点，即 position

long pos = channel.position();

能够经过 position (int pos) 设置 channel 中 position 的值

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

设置当时方位时，假如设置为文件的结尾

• 这时读取会回来 -1
• 这时写入，会追加内容，但要留意假如 position 超过了文件结尾，再写入时在新内容和原结尾之间会有空泛（00）

强制写入

操作系统出于功能的考虑，会将数据缓存，不是立刻写入磁盘，而是比及缓存满了以后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）立刻写入磁盘

2、两个 Channel 传输数据

transferTo 办法

运用 transferTo 办法能够快速、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 底层运用了零复制技能

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的起始方位，传输数据的大小，目的channel
            // 回来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，需求运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回来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 用来表示文件途径
• Paths 是东西类，用来获取 Path 实例

Path source = Paths.get("1.txt"); // 相对途径 不带盘符 运用 user.dir 环境变量来定位 1.txt
Path source = Paths.get("d:\\1.txt"); // 绝对途径 代表了  d:\1.txt 反斜杠需求转义
Path source = Paths.get("d:/1.txt"); // 绝对途径 相同代表了  d:\1.txt
Path projects = Paths.get("d:\\data", "projects"); // 代表了  d:\data\projects

• . 代表了当时途径
• .. 代表了上一级途径

例如目录结构如下

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()); // 正常化途径 会去除 . 以及 ..

输出成果为

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);

• 假如目录已存在，会抛反常 FileAlreadyExistsException
• 不能一次创立多级目录，否则会抛反常 NoSuchFileException

创立多级目录用

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

复制及移动

复制文件

Path source = Paths.get("helloword/data.txt");
Path target = Paths.get("helloword/target.txt");
Files.copy(source, target);

• 假如文件已存在，会抛反常 FileAlreadyExistsException

假如希望用 source 掩盖 掉 target，需求用 StandardOption 来操控

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

移动文件

Path source = Paths.get("helloword/data.txt");
Path target = Paths.get("helloword/data.txt");
Files.move(source, target, StandardOption.ATOMIC_MOVE);

• StandardOption.ATOMIC_MOVE 保证文件移动的原子性

删去

删去文件

Path target = Paths.get("helloword/target.txt");
Files.delete(target);

• 假如文件不存在，会抛反常 NoSuchFileException

删去目录

Path target = Paths.get("helloword/d1");
Files.delete(target);

• 假如目录还有内容，会抛反常 DirectoryNotEmptyException

遍历

能够运用 Files 东西类中的 walkFileTree (Path, FileVisitor) 办法，其间需求传入两个参数

• Path：文件起始途径

• FileVisitor：文件拜访器，

  运用拜访者形式

  • 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：拜访文件失利时的操作
    • 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);
    }
}

运行成果如下

...
=====>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
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本文由传智教育博学谷教研团队发布。

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