《Java编程思想》Java I/O系统章节阅读笔记

今天正好要写个小程序需要用到io操作，突然想起来java有个nio一直没用过，就找了点资料研究了一下，顺便做点笔记，以便日后查阅。

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编程语言的I/O类库中常使用流的概念，但它屏蔽了实际的I/O设备中处理数据的细节。在Java中很少使用单一的类来创建流对象，而是通过叠合多个对象来提供所期望的功能（用到了装饰器模式）。InputStream和OutputStream就是用来输入和输出的。在Java1.1中，Reader和Writer利用适配器转换了它们来实现国际化，因为老的I/O流继承结果仅支持8位字节流，不能很好的处理16位的Unicode字符。

文件操作的类：FileInputReader，FileOutputReader，RandomAccessFile。其中RandomAccessFile是一个自我独立的类，虽然可读可写，但都是自己内部实现，并没继承输入输出流的层次结构。在JDK1.4中，其大部分功能已经由nio内存映射文件所取代。

基本的文件输出：FileWriter对象可以向文件写入数据，实际上，我们通常会用BufferedWriter将其包装起来用以缓冲输出，为了提供格式化机制，它又被装饰成PrintWriter。例如：new PrintWriter(new BufferedWriter(new FileWriter(file)))，在J2SE 5中甲了一个辅助构造器，可以简写成new PrintWriter(file)。

管道流：PipedInputStream，PipedOutputStream，PipedReader及PipedWriter，它们的价值在多线程中才能体现，因为管道流用于任务之间的通信。

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new I/O：目的是为了提高速度，在新版本的JDK中，旧的I/O也使用nio重新实现，有性能提升。速度的提高来自于所使用的结构更接近于操作系统的执行I/O方式——通道和缓冲器。

流使用getChannel()方法会产生一个FileChannel。通道是一种相当基础的东西：可以向它传送用于读写的ByteBuffer，并且可以锁定文件的某些区域用于独占式访问（后面有提到）。

1. import java.nio.*;  
2. import java.nio.channels.*;  
3. import java.io.*;  
4.  
5. public class GetChannel {  
6.   private static final int BSIZE = 1024;  
7.   public static void main(String[] args) throws Exception {  
8.     // Write a file:  
9.     FileChannel fc =  
10.       new FileOutputStream("data.txt").getChannel();  
11.     fc.write(ByteBuffer.wrap("Some text ".getBytes()));  
12.     fc.close();  
13.     // Add to the end of the file:  
14.     fc = new RandomAccessFile("data.txt", "rw").getChannel();  
15.     fc.position(fc.size()); // Move to the end  
16.     fc.write(ByteBuffer.wrap("Some more".getBytes()));  
17.     fc.close();  
18.     // Read the file:  
19.     fc = new FileInputStream("data.txt").getChannel();  
20.     ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(BSIZE);  
21.     fc.read(buff);  
22.     buff.flip();  
23.     while(buff.hasRemaining())  
24.       System.out.print((char)buff.get());  
25.   }  
26. }  
27.  

将字节存放于ByteBuffer有2种方法：一是用put方法直接填充一个或多个字节，或基本数据类型；另一种是用warp方法将已存在的字节数组包装到ByteBuffer中。对于只读访问，我们必须显示的使用静态的allocate方法分配ByteBuffer。nio的目标就是快速移动大量数据，因此ByteBuffer的大小就很重要——需要在实际运行的程序中测试来找到最佳值。要达到更高的速度也有可能，方法就是使用allocateDirect（）而不是allocate（），以产生一个与操作系统有更高耦合性的“直接”缓冲器，但效果需要实际测试一下。

1. import java.nio.*;  
2. import java.nio.channels.*;  
3. import java.io.*;  
4.  
5. public class ChannelCopy {  
6.   private static final int BSIZE = 1024;  
7.   public static void main(String[] args) throws Exception {  
8.     if(args.length != 2) {  
9.       System.out.println("arguments: sourcefile destfile");  
10.       System.exit(1);  
11.     }  
12.     FileChannel in = new FileInputStream(args[0]).getChannel();  
13.     FileChannel out = new FileOutputStream(args[1]).getChannel();  
14.     //有一种特殊的办法，将2个通道直接相连   
15.     // in = transferTo(0, in.size(), out); 或者 out = transferFrom(in, 0, in.size());  
16.     ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(BSIZE);  
17.     while(in.read(buffer) != -1) {  
18.       buffer.flip(); // Prepare for writing  
19.       out.write(buffer);  
20.       buffer.clear();  // Prepare for reading  
21.     }  
22.   }  
23. }  

BufferWriter转换成char型来操作，很不方便，我们利用CharBuffer的toString()方法来转换成String型就方便多了。

1. import java.nio.*;  
2. import java.nio.channels.*;  
3. import java.nio.charset.*;  
4. import java.io.*;  
5.  
6. public class BufferToText {  
7.   private static final int BSIZE = 1024;  
8.   public static void main(String[] args) throws Exception {  
9.     FileChannel fc =  
10.       new FileOutputStream("data2.txt").getChannel();  
11.     fc.write(ByteBuffer.wrap("Some text".getBytes()));  
12.     fc.close();  
13.     fc = new FileInputStream("data2.txt").getChannel();  
14.     ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(BSIZE);  
15.     fc.read(buff);  
16.     buff.flip();  
17.     // Doesn't work:  
18.     System.out.println(buff.asCharBuffer());  
19.     // Decode using this system's default Charset:  
20.     buff.rewind();  
21.     String encoding = System.getProperty("file.encoding");  
22.     System.out.println("Decoded using " + encoding + ": " 
23.       + Charset.forName(encoding).decode(buff));  
24.     // Or, we could encode with something that will print:  
25.     fc = new FileOutputStream("data2.txt").getChannel();  
26.     fc.write(ByteBuffer.wrap(  
27.       "Some text".getBytes("UTF-16BE")));  
28.     fc.close();  
29.     // Now try reading again:  
30.     fc = new FileInputStream("data2.txt").getChannel();  
31.     buff.clear();  
32.     fc.read(buff);  
33.     buff.flip();  
34.     System.out.println(buff.asCharBuffer());  
35.     // Use a CharBuffer to write through:  
36.     fc = new FileOutputStream("data2.txt").getChannel();  
37.     buff = ByteBuffer.allocate(24); // More than needed  
38.     buff.asCharBuffer().put("Some text");  
39.     fc.write(buff);  
40.     fc.close();  
41.     // Read and display:  
42.     fc = new FileInputStream("data2.txt").getChannel();  
43.     buff.clear();  
44.     fc.read(buff);  
45.     buff.flip();  
46.     System.out.println(buff.asCharBuffer());  
47.   }  
48. }  
49.  

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内存映射文件：它允许我们创建和修改那些因为太大而不能放入内存的文件。

1. import java.nio.*;  
2. import java.nio.channels.*;  
3. import java.io.*;  
4. import static net.mindview.util.Print.*;  
5.  
6. public class LargeMappedFiles {  
7.   static int length = 0x8FFFFFF; // 128 MB  
8.   public static void main(String[] args) throws Exception {  
9.     MappedByteBuffer out =  
10.       new RandomAccessFile("test.dat", "rw").getChannel()  
11.       .map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, length);  
12.     for(int i = 0; i < length; i++)  
13.       out.put((byte)'x');  
14.     print("Finished writing");  
15.     for(int i = length/2; i < length/2 + 6; i++)  
16.       printnb((char)out.get(i));  
17.   }  
18. }  
19.  

文件加锁：通过对FileChannel调用tryLock()和lock()，就可以获得整个文件的FileLock。启动tryLock()是非阻塞式的，它设法获取锁，但如果不能获得，将直接放方法调用返回。lock()是阻塞式的，它要阻塞线程直到获得锁，或者调用lock()的线程中断，或者调用lock()的通道关闭。

1. import java.nio.channels.*;  
2. import java.util.concurrent.*;  
3. import java.io.*;  
4.  
5. public class FileLocking {  
6.   public static void main(String[] args) throws Exception {  
7.     FileOutputStream fos= new FileOutputStream("file.txt");  
8.     FileLock fl = fos.getChannel().tryLock();  
9.     if(fl != null) {  
10.       System.out.println("Locked File");  
11.       TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);  
12.       fl.release();  
13.       System.out.println("Released Lock");  
14.     }  
15.     fos.close();  
16.   }  
17. }  
18.  

对映射文件的部分加锁：

1. import java.nio.*;  
2. import java.nio.channels.*;  
3. import java.io.*;  
4.  
5. public class LockingMappedFiles {  
6.   static final int LENGTH = 0x8FFFFFF; // 128 MB  
7.   static FileChannel fc;  
8.   public static void main(String[] args) throws Exception {  
9.     fc =  
10.       new RandomAccessFile("test.dat", "rw").getChannel();  
11.     MappedByteBuffer out =  
12.       fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, LENGTH);  
13.     for(int i = 0; i < LENGTH; i++)  
14.       out.put((byte)'x');  
15.     new LockAndModify(out, 0, 0 + LENGTH/3);  
16.     new LockAndModify(out, LENGTH/2, LENGTH/2 + LENGTH/4);  
17.   }  
18.   private static class LockAndModify extends Thread {  
19.     private ByteBuffer buff;  
20.     private int start, end;  
21.     LockAndModify(ByteBuffer mbb, int start, int end) {  
22.       this.start = start;  
23.       this.end = end;  
24.       mbb.limit(end);  
25.       mbb.position(start);  
26.       buff = mbb.slice();  
27.       start();  
28.     }  
29.     public void run() {  
30.       try {  
31.         // Exclusive lock with no overlap:  
32.         FileLock fl = fc.lock(start, end, false);  
33.         System.out.println("Locked: "+ start +" to "+ end);  
34.         // Perform modification:  
35.         while(buff.position() < buff.limit() - 1)  
36.           buff.put((byte)(buff.get() + 1));  
37.         fl.release();  
38.         System.out.println("Released: "+start+" to "+ end);  
39.       } catch(IOException e) {  
40.         throw new RuntimeException(e);  
41.       }  
42.     }  
43.   }  
44. }  

本文转自passover 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/passover/425926，如需转载请自行联系原作者