Java:前程似锦的 NIO 2.0(二)

简介: Java 之所以能够霸占编程语言的榜首,其强大、丰富的类库功不可没,几乎所有的编程问题都能在其中找到解决方案。但在早期的版本当中,输入输出(I/O)流并不那么令开发者感到愉快: 1)JDK 1.4 之前的 I/O 没有缓冲区的概念、不支持正则表达式、支持的字符集编码有限等等; 2)JDK 1.4 的时候引入了非阻塞 I/O,也就是 NIO 1.0,但遍历目录很困难,不支持文件系统的非阻塞操作等等。 为了突破这些限制,JDK 1.7 的时候引入了新的 NIO,也就是本篇文章的主角——NIO 2.0。

04、文件的删除、复制、移动


创建一个文件非常的简单,之前我们已经体验过了,那么删除一个文件也同样的简单,代码示例如下:

Files.delete(file);
Files.deleteIfExists(file);

使用 Files.delete() 删除文件之前最好使用 Files.exists() 判断文件是否存在,否则会抛出 NoSuchFileException;Files.deleteIfExists() 则不用。


复制文件也不复杂,代码示例如下:

Path source = Paths.get("沉默王二.txt");
Path target = Paths.get("沉默王二1.txt");
Files.copy(source, target);

移动文件和复制文件非常相似,代码示例如下:

Path source = Paths.get("沉默王二.txt");
Path target = Paths.get("沉默王二1.txt");
Files.move(source, target);

05、快速地读写文件


NIO 2.0 提供了带有缓冲区的读写辅助方法,使用起来也非常的简单。可以通过 Files.newBufferedWriter() 获取一个文件缓冲输入流,并通过 write() 方法写入数据;然后通过 Files.newBufferedReader() 获取一个文件缓冲输出流,通过 readLine() 方法读出数据。代码示例如下。

Path file = Paths.get("沉默王二.txt");
try (BufferedWriter writer = Files.newBufferedWriter(file, StandardCharsets.UTF_8)) {
  writer.write("一个有趣的程序员");
} catch (Exception e) {
  e.printStackTrace();
}
try (BufferedReader reader = Files.newBufferedReader(file, StandardCharsets.UTF_8)) {
  String line;
  while ((line = reader.readLine()) != null) {
    System.out.println(line);
  }
} catch (Exception e) {
  e.printStackTrace();
}

06、重要:异步 I/O 操作


实话实说吧,上面提到的那些都算是 NIO 2.0 的甜点,而异步 I/O 操作(也称 AIO)才算是真正重要的内容。异步 I/O 操作可以充分利用多核 CPU 的特点,不需要再像以前那样启动一个线程来对 I/O 进行处理,免得阻塞了主线程的其他操作。


异步 I/O 操作的核心概念是发起非阻塞方式的 I/O 操作,当 I/O 操作完成时通知。可以分为两种形式:Future 和 Callback。如果我们希望主线程发起 I/O 操作并轮循等待结果时,一般使用 Future 的形式;而 Callback 的基本思想是主线程派出一个侦查员(CompletionHandler)到独立的线程中执行 I/O 操作,操作完成后,会触发侦查员的 completed 或者 failed 方法。


1)Future


先来看一个示例,代码如下:

public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException, ExecutionException {
  Path file = Paths.get("沉默王二.txt");
  AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(file);
  Future<Integer> result = channel.read(ByteBuffer.allocate(100_000), 0);
  while (!result.isDone()) {
    System.out.println("主线程继续做事情");
  }
  Integer bytesRead = result.get();
  System.out.println(bytesRead);
}

1)通过 AsynchronousFileChannel.open() 打开一个异步文件通道 channel。


2)用 Future 来保存从通道中读取的结果。


3)通过 isDone() 轮循判断异步 I/O 操作是否完成,如果没有完成的话,主线程可以继续做自己的事情。


2)Callback


先来看一个示例,代码如下:

public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException, ExecutionException {
  Path file = Paths.get("沉默王二.txt");
  AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(file);
  channel.read(ByteBuffer.allocate(100_000), 0, null, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
    public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
      System.out.println(result);
    }
    public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
      System.out.println(exc.getMessage());
    }
  });
  System.out.println("主线程继续做事情");
}

1)通过 AsynchronousFileChannel.open() 打开一个异步文件通道 channel。


2)在 read 方法中使用匿名内部类的形式启用 CompletionHandler,然后实现 CompletionHandler 的两个监听方法,completed 的时候打印结果,failed 的时候打印异常信息。


不管是 Future 形式还是 Callback 形式,总之异步 I/O 是一个强大的特性,可以保证在处理大文件时性能不受到显著的影响。

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