Java NIO 开发

简介: 本文介绍了Java NIO(New IO)及其主要组件,包括Channel、Buffer和Selector,并对比了NIO与传统IO的优势。文章详细讲解了FileChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel及Pipe.SinkChannel和Pipe.SourceChannel等Channel实现类,并提供了示例代码。通过这些示例,读者可以了解如何使用不同类型的通道进行数据读写操作。

Java NIO 新篇介绍加示例代码

Java NIO(New IO)是 JDK 1.4 引入的一组新的 I/O API,用于支持非阻塞式 I/O 操作。相比传统的 Java IO API,NIO 提供了更快、更灵活的 I/O 操作方式,可以用于构建高性能网络应用程序。

Java NIO 的主要组成部分包括:

Channel:通道是一个在应用程序和文件、网络套接字之间的连接。可以通过通道来进行数据的读取和写入。 Buffer:缓冲区是一个容器,用于存储数据。在 NIO 中,所有的数据读取和写入都是通过缓冲区进行的。 Selector:选择器用于监听多个 NIO 通道的事件,如读写事件。当某个通道发生事件时,选择器会通知该事件并对其进行处理。 相比传统的 Java IO,Java NIO 的优点包括:

非阻塞模式:NIO 可以使用非阻塞模式进行网络编程,使程序不必等待网络操作完成才能进行其他操作,提高了程序的响应速度。 多路复用:一个线程可以同时处理多个 NIO 通道,减少了线程的开销和资源占用。 缓冲区操作:NIO 使用缓冲区进行数据读取和写入,可以提高数据访问速度。 下面是 Java NIO 常用类和接口:

Channel:提供了各种类型的通道接口,如 FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel 和 ServerSocketChannel 等。 Buffer:提供了各种类型的缓冲区实现,如 ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer 和 DoubleBuffer 等。 Selector:提供了 Selector 接口,用于监听多个通道的事件,可以使用一个线程处理多个通道。 总之,Java NIO 提高了网络编程的效率和性能,使得程序可以处理更多并发请求。但同时需要注意 NIO 的复杂性和学习难度,需要仔细理解其原理和使用规范。

我在早期有讲过Java NIO的基本用法 如果初学者可以 浏览 早期的Java NIO 文章

一,Channel实现类

Channel实现类 讲解

在Java NIO中,Channel是一个重要的概念,它代表着一个可以进行读写操作的实体,可以与文件、网络套接字等进行交互。

Java NIO提供了多种不同类型的Channel实现类,下面是其中一些常用的实现类:

  1. FileChannel:用于读写文件数据的通道,可以从文件中读取数据到缓冲区,也可以将缓冲区中的数据写入文件。 FileChannel类是Java NIO中用于对文件进行读写操作的通道。它提供了一系列方法来实现文件的读取和写入操作。以下是FileChannel类中常用的方法:
  1. open(Path path, OpenOption... options):静态方法,用于打开一个文件通道。参数path表示文件路径,options表示打开文件的选项,例如StandardOpenOption.READ表示以只读方式打开文件,StandardOpenOption.WRITE表示以写入方式打开文件等。
  2. read(ByteBuffer dst):从通道中读取数据到指定的缓冲区。返回值为读取的字节数,如果返回-1表示已经读取到文件末尾。
  3. write(ByteBuffer src):将指定的缓冲区中的数据写入到通道中。返回值为写入的字节数。
  4. position()position(long newPosition):获取或设置当前通道的位置。position()方法返回当前位置,position(long newPosition)方法将位置设置为指定的值。
  5. size():获取通道关联文件的大小。
  6. truncate(long size):将通道关联文件截断为指定的大小。
  7. force(boolean metaData):强制将通道关联文件的内容刷新到磁盘上。
  8. transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target)transferFrom(ReadableByteChannel src, long position, long count):这两个方法用于在通道之间直接传输数据,可以避免数据的中间复制。
  9. lock()tryLock():用于对通道进行加锁操作,实现文件的独占访问。
  10. close():关闭通道。

以上是FileChannel类中的一些常用方法,通过这些方法可以实现对文件的读写操作。需要注意的是,在使用FileChannel进行读写操作时,通常需要结合ByteBuffer类来完成数据的读取和写入。

  1. SocketChannel:用于进行TCP连接的通道,可以通过SocketChannel与远程服务器建立连接,并进行数据的读写操作。 SocketChannel是Java NIO中用于进行TCP连接的通道,它提供了一系列方法来实现网络数据的读取和写入操作。以下是SocketChannel类中常用的方法:
  1. open():静态方法,用于打开一个SocketChannel。
  2. connect(SocketAddress remote):连接到指定的远程服务器。参数remote表示远程服务器的地址。
  3. finishConnect():完成连接操作。在调用connect()方法后,需要调用finishConnect()方法等待连接完成。
  4. read(ByteBuffer dst):从通道中读取数据到指定的缓冲区。返回值为读取的字节数,如果返回-1表示已经读取到流的末尾。
  5. write(ByteBuffer src):将指定的缓冲区中的数据写入到通道中。返回值为写入的字节数。
  6. isOpen():判断通道是否处于打开状态。
  7. isConnected():判断是否已经连接到远程服务器。
  8. socket():获取与此通道关联的套接字。
  9. getRemoteAddress()getLocalAddress():分别获取远程和本地的地址。
  10. setOption(SocketOption<T> name, T value)getOption(SocketOption<T> name):用于设置和获取套接字选项。
  11. configureBlocking(boolean block):设置通道的阻塞模式。如果block为true,表示通道为阻塞模式,否则为非阻塞模式。
  12. register(Selector sel, int ops):将通道注册到指定的选择器中,以便进行选择操作。
  13. close():关闭通道。

以上是SocketChannel类中的一些常用方法,通过这些方法可以实现网络数据的读取和写入操作。需要注意的是,在使用SocketChannel进行读写操作时,通常需要结合ByteBuffer类来完成数据的读取和写入。

  1. ServerSocketChannel:用于监听TCP连接请求的通道,可以通过ServerSocketChannel监听特定的端口,并等待客户端的连接请求。

ServerSocketChannel是Java NIO中用于创建服务器端的通道,它提供了一系列方法来实现服务器的监听和接收客户端连接。以下是ServerSocketChannel类中常用的方法:

  1. open():静态方法,用于打开一个ServerSocketChannel。
  2. bind(SocketAddress local):绑定服务器的本地地址。参数local表示本地地址。
  3. accept():接受客户端的连接请求,并返回一个SocketChannel用于与客户端进行通信。
  4. configureBlocking(boolean block):设置通道的阻塞模式。如果block为true,表示通道为阻塞模式,否则为非阻塞模式。
  5. isOpen():判断通道是否处于打开状态。
  6. socket():获取与此通道关联的服务器套接字。
  7. getLocalAddress():获取服务器绑定的本地地址。
  8. setOption(SocketOption<T> name, T value)getOption(SocketOption<T> name):用于设置和获取套接字选项。
  9. register(Selector sel, int ops):将通道注册到指定的选择器中,以便进行选择操作。
  10. close():关闭通道。

以上是ServerSocketChannel类中的一些常用方法,通过这些方法可以实现服务器的监听和接受客户端连接。需要注意的是,在使用ServerSocketChannel时,通常需要结合SocketChannel来与客户端进行通信。

  1. DatagramChannel:用于进行UDP连接的通道,可以通过DatagramChannel发送和接收UDP数据包。 DatagramChannel是Java NIO中用于进行UDP通信的通道,它提供了一系列方法来实现数据的发送和接收。以下是DatagramChannel类中常用的方法:
  1. open():静态方法,用于打开一个DatagramChannel。
  2. bind(SocketAddress local):将通道绑定到指定的本地地址。参数local表示本地地址。
  3. receive(ByteBuffer dst):从通道中接收数据,并将数据存储到指定的缓冲区中。返回值为接收的字节数,如果返回-1表示没有数据可读。
  4. send(ByteBuffer src, SocketAddress target):将指定的缓冲区中的数据发送到目标地址。参数src表示要发送的数据,target表示目标地址。
  5. configureBlocking(boolean block):设置通道的阻塞模式。如果block为true,表示通道为阻塞模式,否则为非阻塞模式。
  6. isOpen():判断通道是否处于打开状态。
  7. socket():获取与此通道关联的套接字。
  8. getLocalAddress():获取通道绑定的本地地址。
  9. setOption(SocketOption<T> name, T value)getOption(SocketOption<T> name):用于设置和获取套接字选项。
  10. close():关闭通道。

以上是DatagramChannel类中的一些常用方法,通过这些方法可以实现UDP数据的发送和接收。需要注意的是,在使用DatagramChannel进行数据发送和接收时,通常需要结合ByteBuffer类来完成数据的读取和写入。

  1. Pipe.SinkChannel和Pipe.SourceChannel:用于在同一进程内进行线程之间的通信,可以通过Pipe.SinkChannel向管道中写入数据,然后通过Pipe.SourceChannel从管道中读取数据。 Pipe是Java NIO中用于在两个线程之间进行通信的管道,其中包含了SinkChannel和SourceChannel两个通道。下面是Pipe.SinkChannel和Pipe.SourceChannel常用的方法:

Pipe.SinkChannel常用方法:

  1. write(ByteBuffer src):将指定的字节缓冲区中的数据写入到通道中。
  2. close():关闭通道。
  3. isOpen():判断通道是否处于打开状态。
  4. configureBlocking(boolean block):设置通道的阻塞模式。如果block为true,表示通道为阻塞模式,否则为非阻塞模式。
  5. validOps():返回此通道支持的操作集合。

Pipe.SourceChannel常用方法:

  1. read(ByteBuffer dst):从通道中读取数据,并将数据存储到指定的字节缓冲区中。
  2. close():关闭通道。
  3. isOpen():判断通道是否处于打开状态。
  4. configureBlocking(boolean block):设置通道的阻塞模式。如果block为true,表示通道为阻塞模式,否则为非阻塞模式。
  5. validOps():返回此通道支持的操作集合。

需要注意的是,Pipe是一个单向的通道,通过Pipe.SinkChannel向Pipe.SourceChannel传输数据。在使用Pipe进行通信时,一般会创建一个Pipe实例,并通过sink()source()方法获取对应的SinkChannel和SourceChannel对象,然后在不同的线程中使用这两个通道进行数据的读写操作。

Channel实现类 示例代码

这些Channel实现类都是抽象类,具体的实例化需要通过工厂方法来创建。在使用Channel进行数据读写时,需要结合Buffer类来完成数据的读写操作。 下面是一些Java示例代码,展示了FileChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel、Pipe.SinkChannel和Pipe.SourceChannel的基本用法:

  1. FileChannel 示例代码:

java

代码解读

复制代码

import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class FileChannelExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("file.txt", "rw");
        FileChannel channel = file.getChannel();

        String data = "Hello, World!";
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        buffer.put(data.getBytes());
        buffer.flip();

        channel.write(buffer);

        channel.close();
        file.close();
    }
}
  1. SocketChannel 示例代码:

java

代码解读

复制代码

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class SocketChannelExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SocketChannel channel = SocketChannel.open();
        channel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));

        String data = "Hello, Server!";
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        buffer.put(data.getBytes());
        buffer.flip();

        channel.write(buffer);

        buffer.clear();
        channel.read(buffer);
        buffer.flip();

        String response = new String(buffer.array(), 0, buffer.limit());
        System.out.println("Server response: " + response);

        channel.close();
    }
}
  1. ServerSocketChannel 示例代码:

java

代码解读

复制代码

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class ServerSocketChannelExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));

        SocketChannel channel = serverChannel.accept();

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        channel.read(buffer);
        buffer.flip();

        String request = new String(buffer.array(), 0, buffer.limit());
        System.out.println("Received request: " + request);

        String response = "Hello, Client!";
        buffer.clear();
        buffer.put(response.getBytes());
        buffer.flip();

        channel.write(buffer);

        channel.close();
        serverChannel.close();
    }
}
  1. DatagramChannel 示例代码:

java

代码解读

复制代码

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.DatagramChannel;

public class DatagramChannelExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();
        channel.bind(new InetSocketAddress(8080));

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        channel.receive(buffer);
        buffer.flip();

        String request = new String(buffer.array(), 0, buffer.limit());
        System.out.println("Received request: " + request);

        String response = "Hello, Client!";
        buffer.clear();
        buffer.put(response.getBytes());
        buffer.flip();

        channel.send(buffer, new InetSocketAddress("localhost", 8888));

        channel.close();
    }
}
  1. Pipe.SinkChannel 和 Pipe.SourceChannel 示例代码:

java

代码解读

复制代码

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Pipe;

public class PipeChannelExample {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Pipe pipe = Pipe.open();
        Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
        Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();

        String data = "Hello, Pipe!";
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        buffer.put(data.getBytes());
        buffer.flip();

        sinkChannel.write(buffer);

        buffer.clear();
        sourceChannel.read(buffer);
        buffer.flip();

        String response = new String(buffer.array(), 0, buffer.limit());
        System.out.println("Received response: " + response);

        sinkChannel.close();
        sourceChannel.close();
    }
}

这些示例代码展示了不同类型的通道的基本用法,可以根据需要进行修改和扩展。请注意,这些示例仅用于演示目的,实际使用时需要进行适当的错误处理和资源释放。


转载来源:https://juejin.cn/post/7294130755840393279

相关文章
|
2月前
|
人工智能 前端开发 Java
2025年WebStorm高效Java开发全指南:从配置到实战
WebStorm 2025不仅是一款强大的JavaScript IDE,也全面支持Java开发。本文详解其AI辅助编程、Java特性增强及性能优化,并提供环境配置、高效开发技巧与实战案例,助你打造流畅的全栈开发体验。
287 4
|
2月前
|
前端开发 JavaScript Java
Java 开发中 Swing 界面嵌入浏览器实现方法详解
摘要:Java中嵌入浏览器可通过多种技术实现:1) JCEF框架利用Chromium内核,适合复杂网页;2) JEditorPane组件支持简单HTML显示,但功能有限;3) DJNativeSwing-SWT可内嵌浏览器,需特定内核支持;4) JavaFX WebView结合Swing可完美支持现代网页技术。每种方案各有特点,开发者需根据项目需求选择合适方法,如JCEF适合高性能要求,JEditorPane适合简单展示。(149字)
286 1
|
2月前
|
安全 Java 领域建模
Java 17 探秘:不容错过的现代开发利器
Java 17 探秘:不容错过的现代开发利器
121 0
|
11天前
|
消息中间件 人工智能 Java
抖音微信爆款小游戏大全:免费休闲/竞技/益智/PHP+Java全筏开源开发
本文基于2025年最新行业数据,深入解析抖音/微信爆款小游戏的开发逻辑,重点讲解PHP+Java双引擎架构实战,涵盖技术选型、架构设计、性能优化与开源生态,提供完整开源工具链,助力开发者从理论到落地打造高留存、高并发的小游戏产品。
|
11天前
|
存储 Java 关系型数据库
Java 项目实战基于面向对象思想的汽车租赁系统开发实例 汽车租赁系统 Java 面向对象项目实战
本文介绍基于Java面向对象编程的汽车租赁系统技术方案与应用实例,涵盖系统功能需求分析、类设计、数据库设计及具体代码实现,帮助开发者掌握Java在实际项目中的应用。
32 0
|
1月前
|
安全 Java 数据库
Java 项目实战病人挂号系统网站设计开发步骤及核心功能实现指南
本文介绍了基于Java的病人挂号系统网站的技术方案与应用实例,涵盖SSM与Spring Boot框架选型、数据库设计、功能模块划分及安全机制实现。系统支持患者在线注册、登录、挂号与预约,管理员可进行医院信息与排班管理。通过实际案例展示系统开发流程与核心代码实现,为Java Web医疗项目开发提供参考。
92 2
|
1月前
|
JavaScript 安全 前端开发
Java开发:最新技术驱动的病人挂号系统实操指南与全流程操作技巧汇总
本文介绍基于Spring Boot 3.x、Vue 3等最新技术构建现代化病人挂号系统,涵盖技术选型、核心功能实现与部署方案,助力开发者快速搭建高效、安全的医疗挂号平台。
137 3
|
1月前
|
安全 Oracle Java
JAVA高级开发必备·卓伊凡详细JDK、JRE、JVM与Java生态深度解析-形象比喻系统理解-优雅草卓伊凡
JAVA高级开发必备·卓伊凡详细JDK、JRE、JVM与Java生态深度解析-形象比喻系统理解-优雅草卓伊凡
188 0
JAVA高级开发必备·卓伊凡详细JDK、JRE、JVM与Java生态深度解析-形象比喻系统理解-优雅草卓伊凡