調(diào)用Java NIO提高文件讀寫速度
Java NIO的出現(xiàn)旨在提高文件的讀寫速度，當(dāng)然IO用NIO重新實過，所以我們不用顯示的調(diào)用NIO也能享受這種高效的文件讀寫。
Java NIO的高效得益于其兩大"助手"：Channel(管道)和Buffer(緩沖器)。當(dāng)然這兩個"得力助手"的"年齡"遠(yuǎn)遠(yuǎn)比java大！力求簡單易懂的把知識講解給大家，我舉一個例子來說明一下這"兩元大將"是如何在java NIO中配合工作的。
中國古代有一種傳統(tǒng)的吸煙器具---水煙袋。我想用這個東西來模擬一下Channel和Buffer的工作原理。不求說的好，力求準(zhǔn)確無誤。
分析一下水煙袋是如何工作的：
***步，準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備好上等煙絲；第二步，將"水斗"中裝入適量的水，煙倉中裝滿煙絲并插入水斗中，然后再將煙管插入水斗中；第三步，點(diǎn)燃煙絲并吸氣。香煙從煙倉產(chǎn)生，經(jīng)過水的過濾進(jìn)入水上的空閑區(qū)。第四步，享受吸煙的快感.....從這個例子中我們提取出主要對象"煙"，來分析一下它的運(yùn)動軌跡。煙倉把煙生產(chǎn)出來，經(jīng)過水的過濾飄到水上面的空閑區(qū)域，然后通過煙管進(jìn)入人的體內(nèi)。
如果上面的過程大家理解了，明白了，那么java NIO你已經(jīng)了解了50%，至少你已經(jīng)知道它的工作原理了。因為用NIO處理的數(shù)據(jù)和用水煙袋中吸煙很相似。我們分析一下NIO的工作原理，非常簡單。
當(dāng)然和吸煙一樣我們首先必須有要用NIO來處理需求的欲望（這好比你想要吸煙了），比方說我想要將C盤下面的wk.txt文件進(jìn)行備份，備份文件的名稱為wk-bak.txt。類比剛剛吸煙的那個過程：
步驟一：準(zhǔn)備工作，確定文件的位置，并將程序不可直接操作的文件轉(zhuǎn)換成字符流的形式（這一步和上邊吸煙實例的***步?jīng)]有什么差別，只是進(jìn)行一些簡單的準(zhǔn)備工作）。
- String inFile = "C:\\wk.txt";
- String outFile = "C:\\wk-bak.txt";
- FileInputStream inf = new FileInputStream(inFile);
- FileOutputStream outf = new FileOutputStream(outFile);
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
步驟二：創(chuàng)建文件輸入管道，和文件輸出管道。（這一步與上邊吸煙的第二部稍有差別，因為Channel和Buffer是在讀寫的時候才發(fā)生的"連接"動作）
- //準(zhǔn)備文件讀取的管道-->相當(dāng)于煙倉和煙管FileChannel inFc = inf.getChannel();
- FileChannel outFc = outf.getChannel();
- Charset charSet = Charset.forName("utf-8");
- //進(jìn)行編碼解碼-->相當(dāng)于水斗中水的過濾作用
- CharsetDecoder decoder = charSet.newDecoder();
- CharsetEncoder encoder = charSet.newEncoder();
步驟三：開始進(jìn)行文件備份工作。
- while(true) {
- //準(zhǔn)備向Buffer中寫入數(shù)據(jù)-->相當(dāng)于點(diǎn)燃煙絲，完事具備只欠東風(fēng)
- buffer.clear();
- //進(jìn)行字符編碼 -->相當(dāng)于水的過濾作用
- CharBuffer cb = decoder.decode(buffer);
- ByteBuffer bb = encoder.encode(cb);
- //數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼以后暫存緩沖區(qū)-->相當(dāng)于經(jīng)過水過濾后的煙暫停在水斗中
- int t = inFc.read(bb);
- if(t == -1) {
- break;
- }
- bb.flip();
- //將字節(jié)碼寫入目標(biāo)文件-->相當(dāng)于煙已經(jīng)進(jìn)入到嘴里
- outFc.write(bb);
- }
步驟四：檢查文件是否備份成功。發(fā)現(xiàn)C盤下面多了一個wk-bak.txt的文件，內(nèi)容與wk.txt一摸一樣。接下來享受java帶給你的快感....
上面的例子估計大家已經(jīng)理解的差不多了，當(dāng)然如果深究也會有一些不太妥當(dāng)?shù)牡胤?，但是不要較真，目的是學(xué)習(xí)NIO，并不是吸煙。如果感覺你可以了那么就請把上面的例子補(bǔ)充完整，運(yùn)行一下，享受一下NIO的威武（當(dāng)然字符編碼并不是必須的，只是讓這個例子顯得完整一點(diǎn)）。
#p#
好吧如果你理解了上面的東西，并且真正的補(bǔ)全了文件備份的小程序，那么就來進(jìn)行稍微深入一點(diǎn)的學(xué)習(xí)吧。
上文我提到了舉吸煙的例子是有欠妥當(dāng)?shù)?，其中之一就是Buffer的內(nèi)部機(jī)制和"水斗"簡單的過濾功能是不一樣的。還有字符編碼那一塊也不是在Buffer內(nèi)部實現(xiàn)的東西，decoder和encoder是針對Buffer的兩個工具。那我們接下來分析一下Buffer內(nèi)部機(jī)制到底不一樣在哪里呢（主要分析常用的兩個方法；clear()，flip()）？
來吧，打開Buffer的源碼（摘取有用的部分）：
- public abstract class Buffer {
- // Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
- private int mark = -1;
- private int position = 0;
- private int limit;
- private int capacity;
- public final Buffer clear() {
- position = 0;
- limit = capacity;
- mark = -1;
- return this;
- }
- public final Buffer flip() {
- limit = position;
- position = 0;
- mark = -1;
- return this;
- }
首先我們要明確一點(diǎn)，所謂的緩沖器僅僅是一個"多功能"的數(shù)組?？赡茉谶@個Buffer類中沒有體現(xiàn)，但是如果我們打開ByteBuffer的源碼會有byte[]的數(shù)組，打開CharBuffer的源碼會有char[]的數(shù)組。因為Buffer是所有緩沖器的父類，所以他它不能預(yù)計會有多少種緩沖器，所以索性讓"兒子"們自己實現(xiàn)去吧。
既然知道了緩沖器是一個"多功能的數(shù)組"，那么我們用畫圖的形式來分析一下上面Buffer的源碼。
假設(shè)我們定義了一個8個單位大的緩沖區(qū)，如上圖（其實Buffer也就是這么一個東西）。首先告訴大家那三個重要的關(guān)于緩沖區(qū)狀態(tài)的的屬性：
capacity：緩沖區(qū)的容量；
limit：緩沖區(qū)還有多少數(shù)據(jù)能夠取出或者緩沖區(qū)還有多少容量用于存放數(shù)據(jù)；
position：相當(dāng)于一個游標(biāo)（cursor），記錄我們從哪里開始寫數(shù)據(jù)，從哪里開始讀數(shù)據(jù)。
剛還說到flip()和clear()是Buffer的兩個重要的方法，因為它們兩個方法決定了緩沖是否能正常的進(jìn)行讀寫工作。
當(dāng)我們要想從緩沖區(qū)中寫數(shù)據(jù)的時候必須先執(zhí)行flip()方法，當(dāng)我們要想從緩沖區(qū)中讀數(shù)據(jù)時必須先執(zhí)行clear()方法。
***次向Buffer中寫入數(shù)據(jù)時，執(zhí)行一次flip()方法以后，Buffer的結(jié)構(gòu)變成了這樣：position指向了***個可以存取數(shù)據(jù)的0號位，limit和capacity同時指向***位。
假如***次我們向Buffer中寫入了3單位的數(shù)據(jù)，我們再次執(zhí)行flip()方法則Buffer的結(jié)構(gòu)會變成上圖的所示。但是經(jīng)過flip()的改造后position總是指向Buffer中***個可用的位置。那么，未執(zhí)行flip()方法以前position在哪里呢？很簡單，指向***一個數(shù)據(jù)的位置。
當(dāng)我們想要從Buffer中讀取數(shù)據(jù)時，執(zhí)行clear()方法，Buffer的內(nèi)部結(jié)構(gòu)變成了上圖所示，position指向了可讀數(shù)據(jù)的首位，limit指向了原來position的位置。
從上面的幾幅圖中我們看出：capacity代表了Buffer的容量是不變的，limit與position的差總是表示Buffer總可以讀的數(shù)據(jù)，或者Buffer中可以寫數(shù)據(jù)的容量。還有position總是小于等于limit，limit總是小于等于capacity。
其實到這里我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，NIO并不像IO那么復(fù)雜，因為IO 中的Decorator模式和Adaptor模式確實讓我們一時間摸不到頭腦，但是熟悉了會感覺到IO的設(shè)計之精美。
NIO中還有一個知識點(diǎn)就是無阻塞的Socket編程，這里就不說了，因為比較復(fù)雜，但是如果我們真正理解了Selector這個調(diào)度者的工作，那么無阻塞的實現(xiàn)機(jī)制我們差不多就掌握了，復(fù)雜也就是編碼上面的事了。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/focusj/archive/2011/11/03/2231583.html
編輯推薦：
