JavaEE进阶知识学习----JavaNIO-1-缓冲区-通道

###Java NIO简介
Java NIO是一个全新的IO API,可以代替标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式却完全不同，NIO支持面向缓冲区，基于通道的IO操作方式，NIO可以更加高效的进行文件的读写操作。

###NIO与IO的区别

IO：面向流、阻塞IO、无选择器
NIO：面向缓冲区、非阻塞IO、有选择器

###IO传输数据模式

程序与文件之间的传输是单向字节流的流动，所以叫面向流的一种传输方式。

###NIO传输数据的模式

在NIO中通道只是负责连接，数据存储在缓冲区中，移动缓冲区就可以实现文件的传输，这就是NIO面向缓冲区的双向文件传输模式。

###什么是通道和缓冲区
通道Channel表示打开IO设备（文件，套接字）的连接，如需要使用NIO系统，需要获取用于连接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，简单来讲，就是通过负责传输，缓冲区负责存储。

####缓冲区
在Java NIO中缓冲区负责数据的存储，缓冲区就是数组，用于不同数据类型的数据，因此，根据数据类型不同，就会有不同的数据类型的缓冲区，例如ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer（没有boolean类型的缓冲区），上述的缓冲区都是通过allocate()方式获取。
缓冲区存储数据的核心方法：

put()：存入数据到缓冲区。
get()：获取缓冲区数据。

####缓冲区的四个核心属性

private int mark = -1;//标记，表示记录当前position位置，可以通过reset()恢复到mark的位置
private int position = 0;//位置，表示缓冲区正在操作数据的位置
private int limit;//界限：表示缓冲区可以操作数据的大小（limit后面的数据不能进行读写）
private int capacity;//容量，表示缓冲区中最大存储数据的容量，一旦声明就不能改变

图解属性

###Buffer基本用法实现

public void test1(){
    String str = "Hello";
    //分配一个指定大小的缓冲区
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    //利用put方法存储数据
    buffer.put(str.getBytes());
    //切换到读数据模式
    buffer.flip();
    //利用get方法读数据
    byte [] dst = new byte[buffer.limit()];
    buffer.get(dst);
    //打印读到的数据
    System.out.println(new String(dst,0,dst.length));
    //rewind():可重复读数据
    buffer.rewind();
    //clear():清空缓冲区,但是缓冲区中的数据依然被存在，但是数据处于“被遗忘”状态
    buffer.clear();
}

####mark属性的用法

public void test2(){
    String str = "abcde";
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    buffer.put(str.getBytes());
    buffer.flip();
    System.out.println("没有读数据====="+buffer.position());
    //第一次读数据
    byte[] dst = new byte[buffer.limit()];
    buffer.get(dst,0,2);
    System.out.println(new String(dst,0,2));
    System.out.println("mark标记前的position====="+buffer.position());
    //Mark标记
    buffer.mark();
    System.out.println("mark标记后============");
    //第二次读数据
    buffer.get(dst,2,2);
    System.out.println(new String(dst,2,2));
    System.out.println("第二次读取数据后====="+buffer.position());
    //reset()方法后
    buffer.reset();
    System.out.println("reset方法后的position====="+buffer.position());
    //判断缓冲区是否还有数据
    if(buffer.hasRemaining()){
        //输出还有数据的数量
        System.out.println(buffer.remaining());
    }
}

###直接缓冲区和非直接缓冲区
非直接缓冲区：通过allocate()方法分配缓冲区，将缓冲区建立在JVM的内存中。
直接缓冲区：通过allocateDirect()方法分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中。可以提高效率。
非直接缓冲区图解如下

直接缓冲区图解如下

###通道
通道是由java.nio.channels包定义的，channel表示IO源与目标打开的连接，channel类似于传统的“流”，只不过channel本身不能直接访问数据，channel只能与buffer交互。
channel本身不存储数据，因此需要配合缓冲区进行传输。
通过的主要实现类有如下：

FileChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel
DatagramChannel

获取通道的三种方式

java针对支持通道的类提供了getChannel()方法。本地IO:FileInputStream/FileOutputStream、RandomAcsessFile。网络IO:Socket、ServerSocket、DatagramSocket。
在jdk1.7中的NIO.2针对各个通道提供了静态方法open();
Files工具类的newByteChannel()

//利用通道完成文件的复制(非直接缓冲区)
@Test
public void test1(){
    FileInputStream fis = null;
    FileOutputStream fos = null;
    //获取通道
    FileChannel inChannel = null;
    FileChannel outChannel = null;
    try {
        fis = new FileInputStream("1.jpg");
        fos = new FileOutputStream("2.jpg");
        inChannel = fis.getChannel();
        outChannel = fos.getChannel();
        //分配指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        //将通道中的数据存入缓存区中
        while(inChannel.read(buffer) !=-1){
            buffer.flip();//切换到数据模式
            //将缓冲区中的数据写入通道中
            outChannel.write(buffer);
            buffer.clear();//清空缓存区
        }
    }catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }finally{
        if(outChannel != null){
            try {
                outChannel.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(inChannel != null){
            try {
                inChannel.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(fos != null){
            try {
                fos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        if(fis != null){
            try {
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

####使用直接缓冲区完成文件的复制

@Test
public void test2() throws IOException{
    FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.jpg"), StandardOpenOption.READ);
    FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("2.jpg"), StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.CREATE_NEW);
    //内存映射文件
    MappedByteBuffer inMapperBuf = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
    MappedByteBuffer outMapperBuf = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());
    //直接对缓冲区进行数据的读写操作
    byte[] dst = new byte[inMapperBuf.limit()];
    inMapperBuf.get(dst);
    outMapperBuf.put(dst);
    inChannel.close();
    outChannel.close();
}

###通道之间的数据传输
使用上面的两种方式实现文件的复制，有不少的麻烦，使用通道之间的数据传输就方便很多。

@Test
public void test3() throws IOException{
    FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.jpg"), StandardOpenOption.READ);
    FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("4.jpg"), StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.CREATE_NEW);
    inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);
    inChannel.close();
    outChannel.close();
}

还有transferFrom也可以实现。

outChannel.transferFrom(inChannel, 0, inChannel.size());