# NIO

新的输入/输出 (NIO) 库是在 JDK 1.4 中引入的，弥补了原来的 I/O 的不足，提供了高速的、面向块的 I/O。

NIO核心组件:

- 通道(Channels)

- 缓冲区(Buffers)

- 选择器(Selectors)

## 流与块

I/O 与 NIO 最重要的区别是数据打包和传输的方式，I/O 以流的方式处理数据，而 NIO 以块的方式处理数据。

面向流的 I/O 一次处理一个**字节**数据：一个输入流产生一个字节数据，一个输出流消费一个字节数据。
为流式数据创建过滤器非常容易，链接几个过滤器，以便每个过滤器只负责复杂处理机制的一部分。不利的一面是，面向流的 I/O 通常相当慢。

面向块的 I/O 一次处理一个**数据块**，按块处理数据比按流处理数据要快得多。
但是面向块的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的优雅性和简单性。

I/O 包和 NIO 已经很好地集成了，java.io.\* 已经以 NIO 为基础重新实现了，所以现在它可以利用 NIO 的一些特性。
例如，java.io.\* 包中的一些类包含以块的形式读写数据的方法，这使得即使在面向流的系统中，处理速度也会更快。

## 通道与缓冲区

### 1. 通道

通道 Channel 是对原 I/O 包中的流的模拟，可以通过它读取和写入数据。

通道与流的不同之处在于，流只能在一个方向上移动(一个流必须是 InputStream 或者 OutputStream 的子类)，
而通道是**双向**的，可以用于读、写或者同时用于读写。

通道包括以下类型：

- FileChannel：从文件中读写数据；
- DatagramChannel：通过 UDP 读写网络中数据；
- SocketChannel：通过 TCP 读写网络中数据；
- ServerSocketChannel：可以监听新进来的 TCP 连接，对每一个新进来的连接都会创建一个 SocketChannel。

### 2. 缓冲区

发送给一个通道的所有数据都必须首先放到缓冲区中，同样地，从通道中读取的任何数据都要先读到缓冲区中。也就是说，不会直接对通道进行读写数据，而是要先经过缓冲区。

缓冲区实质上是一个数组，但它不仅仅是一个数组。缓冲区提供了对数据的结构化访问，而且还可以跟踪系统的读/写进程。

缓冲区包括以下类型：

- ByteBuffer
- CharBuffer
- ShortBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- FloatBuffer
- DoubleBuffer

## 缓冲区状态变量

- capacity：最大容量；
- position：当前已经读写的字节数；
- limit：还可以读写的字节数。

状态变量的改变过程举例：

① 新建一个大小为 8 个字节的缓冲区，此时 position 为 0，而 limit = capacity = 8。capacity 变量不会改变，下面的讨论会忽略它。

<div align="center"> <img src="https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/java/1bea398f-17a7-4f67-a90b-9e2d243eaa9a.png"/> </div><br>

② 从输入通道中读取 5 个字节数据写入缓冲区中，此时 position 为 5，limit 保持不变。

<div align="center"> <img src="https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/java/80804f52-8815-4096-b506-48eef3eed5c6.png"/> </div><br>

③ 在将缓冲区的数据写到输出通道之前，需要先调用 flip() 方法，这个方法将 limit 设置为当前 position，并将 position 设置为 0。

<div align="center"> <img src="https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/java/952e06bd-5a65-4cab-82e4-dd1536462f38.png"/> </div><br>

④ 从缓冲区中取 4 个字节到输出缓冲中，此时 position 设为 4。

<div align="center"> <img src="https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/java/b5bdcbe2-b958-4aef-9151-6ad963cb28b4.png"/> </div><br>

⑤ 最后需要调用 clear() 方法来清空缓冲区，此时 position 和 limit 都被设置为最初位置。

<div align="center"> <img src="https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/java/67bf5487-c45d-49b6-b9c0-a058d8c68902.png"/> </div><br>

## 文件 NIO 实例
### FileChannel的使用
1. 开启FileChannel

2. 从FileChannel读取数据/写入数据

3.关闭FileChannel

```java
public class FileChannelDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建一个RandomAccessFile（随机访问文件）对象通过RandomAccessFile对象的getChannel()方法。
        RandomAccessFile raf=new RandomAccessFile("demo6.txt","rw");
        FileChannel fc=raf.getChannel();

        //使用FileChannel的read()方法读取数据：
        ByteBuffer byteBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);
        int bys=fc.read(byteBuffer);

        //使用FileChannel的write()方法写入数据：
        ByteBuffer byteBuffer2=ByteBuffer.allocate(1024);
        byteBuffer2.put("hello".getBytes());
        fc.write(byteBuffer2);
        
        //3.关闭FileChannel
        fc.close();
    }
}
```

- 以下展示了使用 NIO 快速复制文件的实例：

```java
public class CopyFile {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String srcFile="国旗歌.mp4";
        String destFile="demo3.mp4";
        long start = System.currentTimeMillis();
        //copyFile(srcFile,destFile); //共耗时：75309毫秒
        //copyFile2(srcFile,destFile); //共耗时：153毫秒
        //copyFile3(srcFile,destFile);//共耗时：282毫秒
        //copyFile4(srcFile,destFile);//共耗时：44毫秒
        copyFile5(srcFile,destFile);//共耗时：共耗时：113毫秒
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("共耗时：" + (end - start) + "毫秒");
    }

    /**
     * 基本字节流一次读写一个字节
     */
    public static void copyFile(String srcFile,String destFile) throws IOException {
        FileInputStream fis=new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream(destFile);

        int by=0;
        while((by=fis.read())!=-1){
            fos.write(by);
        }

        fis.close();
        fos.close();
    }

    /**
     * 基本字节流一次读写一个字节数组
     */
    public static void copyFile2(String srcFile,String destFile) throws IOException{
        FileInputStream fis=new FileInputStream(srcFile);
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream(destFile);

        int len=0;
        byte[] bys=new byte[1024];
        while((len=fis.read(bys))!=-1){
            fos.write(bys,0,len);
        }

        fis.close();
        fos.close();
    }

    /**
     * 高效字节流一次读写一个字节
     */
    public static void copyFile3(String srcFile,String destFile) throws IOException{
        BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream(srcFile));
        BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFile));

        int by=0;
        while((by=bis.read())!=-1){
            bos.write(by);
        }

        bis.close();
        bos.close();
    }

    /**
     * 高效字节流一次读写一个字节数组
     */
    public static void copyFile4(String srcFile,String destFile) throws IOException{
        BufferedInputStream bis=new BufferedInputStream(new FileInputStream(srcFile));
        BufferedOutputStream bos=new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destFile));

        int len=0;
        byte[] bys=new byte[1024];
        while((len=bis.read(bys))!=-1){
            bos.write(bys,0,len);
        }

        bis.close();
        bos.close();
    }

    /**
     * 使用FileChannel复制文件
     */
    public static void copyFile5(String srcFile,String destFile) throws IOException{
        FileInputStream fis=new FileInputStream(srcFile);
        //获取输入字节流的文件通道
        FileChannel fcin=fis.getChannel();
        FileOutputStream fos=new FileOutputStream(destFile);
        //获取输出字节流的文件通道
        FileChannel fcout=fos.getChannel();

        //为缓冲区分配 1024 个字节
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);

        while(true){
             //从输入通道中读取数据到缓冲区中
            int r = fcin.read(buffer);
            // read() 返回 -1 表示 EOF
            if(r==-1){
                break;
            }
            //切换读写
            buffer.flip();
            //把缓冲区的内容写入输出文件中
            fcout.write(buffer);
            //清空缓冲区
            buffer.clear();
        }
    }
}
```


### SocketChannel和ServerSocketChannel的使用
SocketChannel用于创建基于TCP协议的客户端对象，因为SocketChannel中不存在accept()方法，
所以，它不能成为一个服务端程序。
通过**connect()方法**，SocketChannel对象可以连接到其他TCP服务器程序。

ServerSocketChannel允许我们监听TCP协议请求，通过ServerSocketChannel的**accept()**方法创建一个SocketChannel对象用户从客户端读/写数据。

- 服务端:

1. 通过ServerSocketChannel 绑定ip地址和端口号

2. 通过ServerSocketChannel的accept()方法创建一个SocketChannel对象用户从客户端读/写数据

3. 创建读数据/写数据缓冲区对象来读取客户端数据或向客户端发送数据

4. 关闭SocketChannel和ServerSocketChannel

```java
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //通过ServerSocketChannel 的open()方法创建一个ServerSocketChannel对象
        ServerSocketChannel ssc=ServerSocketChannel.open();

        //1. 通过ServerSocketChannel 绑定ip地址和端口号
        ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(InetAddress.getByName("LAPTOP-D9966H06"),8888));

        //2. 通过ServerSocketChannel的accept()方法创建一个SocketChannel对象用户从客户端读/写数据
        SocketChannel sc=ssc.accept();

        //3. 创建读数据/写数据缓冲区对象来读取客户端数据或向客户端发送数据
        //读取客户端发送的数据
        ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
        //从通道中读取数据到缓冲区
        sc.read(buffer);
        StringBuffer sb=new StringBuffer();
        buffer.flip();
        while(buffer.hasRemaining()){
            sb.append((char)buffer.get());
        }
        System.out.println(sb.toString());

        ByteBuffer buffer2=ByteBuffer.allocate(1024);
        //向客户端发送数据
        buffer2.put("data has been received.".getBytes());
        buffer2.flip();
        sc.write(buffer2);

        //4. 关闭SocketChannel和ServerSocketChannel
        sc.close();
        ssc.close();
    }
}
```

- 客户端：

1.通过SocketChannel连接到远程服务器

2.创建读数据/写数据缓冲区对象来读取服务端数据或向服务端发送数据

3.关闭SocketChannel

```java
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.通过SocketChannel连接到远程服务器
        SocketChannel sc=SocketChannel.open();
        sc.connect(new InetSocketAddress(InetAddress.getByName("LAPTOP-D9966H06"),8888));

        //2.创建读数据/写数据缓冲区对象来读取服务端数据或向服务端发送数据
        //向通道中写入数据
        ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
        buffer.put("hello".getBytes());
        buffer.flip();
        sc.write(buffer);

        //读取从客户端中获取的数据
        ByteBuffer buffer2=ByteBuffer.allocate(1024);
        sc.read(buffer2);
        StringBuffer sb=new StringBuffer();
        buffer2.flip();
        while(buffer2.hasRemaining()){
            sb.append((char)buffer2.get());
        }
        System.out.println(sb.toString());

        //3.关闭SocketChannel
        sc.close();
    }
}
```

### DatagramChannel的使用
DataGramChannel，类似于java 网络编程的DatagramSocket类；
**使用UDP进行网络传输**， UDP是无连接，面向数据报文段的协议。

- 服务端：

```java
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramChannel dc= DatagramChannel.open();
        dc.bind(new InetSocketAddress(InetAddress.getByName("LAPTOP-D9966H06"),8888));


        //创建读数据/写数据缓冲区对象来读取客户端数据或向客户端发送数据
        //读取客户端发送的数据
        ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
        //从通道中读取数据到缓冲区
        dc.receive(buffer);
        StringBuffer sb=new StringBuffer();
        buffer.flip();
        while(buffer.hasRemaining()){
            sb.append((char)buffer.get());
        }
        System.out.println(sb.toString());

        ByteBuffer buffer2=ByteBuffer.allocate(1024);
        //向客户端发送数据
        buffer2.put("data has been received.".getBytes());
        buffer2.flip();
        dc.send(buffer2,new InetSocketAddress(InetAddress.getByName("LAPTOP-D9966H06"),9999));
        
        dc.close();
    }
}
```

- 客户端：

```java
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DatagramChannel dc= DatagramChannel.open();
        dc.bind(new InetSocketAddress(InetAddress.getByName("LAPTOP-D9966H06"),9999));

        //创建读数据/写数据缓冲区对象来读取服务端数据或向服务端发送数据
        //向通道中写入数据
        ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
        buffer.put("hello".getBytes());
        buffer.flip();
        dc.send(buffer,new InetSocketAddress(InetAddress.getByName("LAPTOP-D9966H06"),8888));

        //读取从客户端中获取的数据
        ByteBuffer buffer2=ByteBuffer.allocate(1024);
        dc.receive(buffer2);
        StringBuffer sb=new StringBuffer();
        buffer2.flip();
        while(buffer2.hasRemaining()){
            sb.append((char)buffer2.get());
        }
        System.out.println(sb.toString());
        
        dc.close();
    }
}
```

### 通道之间的数据传输
在Java NIO中如果一个channel是FileChannel类型的，那么他可以直接把数据传输到另一个channel。

```java
transferFrom() :transferFrom方法把数据从通道源传输到FileChannel
transferTo() :transferTo方法把FileChannel数据传输到另一个FileChhannel
```

```java
public static void copyFile6(String srcFile,String destFile) throws IOException {
    FileInputStream fis = new FileInputStream(srcFile);
    //获取输入字节流的文件通道
    FileChannel fcin = fis.getChannel();
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
    //获取输出字节流的文件通道
    FileChannel fcout = fos.getChannel();

    //fcin通道中读出count bytes ，并写入fcout通道中
    //fcin.transferTo(0,fcin.size(),fcout);
    //或者
    fcout.transferFrom(fcin,0,fcin.size());
}
```

## 选择器

NIO 常常被叫做非阻塞 IO，主要是因为 NIO 在网络通信中的非阻塞特性被广泛使用。

NIO 实现了 IO 多路复用中的 **Reactor 模型**，一个线程 Thread 使用一个选择器 Selector 通过**轮询的方式**
去监听多个通道 Channel 上的事件，从而让一个线程就可以处理多个事件。

通过配置监听的通道 Channel 为**非阻塞**，那么当 Channel 上的 IO 事件还未到达时，
就不会进入阻塞状态一直等待，而是继续轮询其它 Channel，找到 IO 事件已经到达的 Channel 执行。

因为创建和切换线程的开销很大，因此使用一个线程来处理多个事件而不是一个线程处理一个事件，
对于 IO 密集型的应用具有很好地性能。

应该注意的是，只有套接字 Channel 才能配置为非阻塞，而 FileChannel 不能，
为 FileChannel 配置非阻塞也没有意义。

<div align="center"> <img src="https://gitee.com/duhouan/ImagePro/raw/master/java-notes/java/4d930e22-f493-49ae-8dff-ea21cd6895dc.png"/> </div><br>

使用Selector的优点：

使用更少的线程来就可以来处理通道了， 相比使用多个线程，
避免了线程上下文切换带来的开销。

### 1. 创建选择器

```java
Selector selector = Selector.open();
```

### 2. 将通道注册到选择器上

```java
ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
ssChannel.configureBlocking(false);//通道必须配置为非阻塞模式
ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
```

通道必须配置为非阻塞模式，否则使用选择器就没有任何意义了，因为如果通道在某个事件上被阻塞，那么服务器就不能响应其它事件，必须等待这个事件处理完毕才能去处理其它事件，显然这和选择器的作用背道而驰。

在将通道注册到选择器上时，还需要指定要注册的具体事件，主要有以下几类：

- SelectionKey.OP_CONNECT
- SelectionKey.OP_ACCEPT
- SelectionKey.OP_READ
- SelectionKey.OP_WRITE

它们在 SelectionKey 的定义如下：

```java
public static final int OP_READ = 1 << 0;
public static final int OP_WRITE = 1 << 2;
public static final int OP_CONNECT = 1 << 3;
public static final int OP_ACCEPT = 1 << 4;
```

可以看出每个事件可以被当成一个位域，从而组成事件集整数。例如：

```java
int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;
```

### 3. 监听事件

```java
int num = selector.select();
```

使用 select() 来监听到达的事件，它会**一直阻塞直到有至少一个事件到达**。

### 4. 获取到达的事件

```java
Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator();
while (keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if (key.isAcceptable()) {
        // ...
    } else if (key.isReadable()) {
        // ...
    }
    keyIterator.remove();
}
```

### 5. 事件循环

因为一次 select() 调用不能处理完所有的事件，并且服务器端有可能需要一直监听事件，因此服务器端处理事件的代码一般会放在一个死循环内。

```java
while (true) {
    int num = selector.select();
    Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator();
    while (keyIterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = keyIterator.next();
        if (key.isAcceptable()) {
            // ...
        } else if (key.isReadable()) {
            // ...
        }
        keyIterator.remove();
    }
}
```

## Reactor 模型

我们知道，在我们使用传统方法进行网络IO操作的时候，需要使用一个线程监听IO事件，当事件到达之后，创建一个线程去处理接收到的IO事件，这种模型需要创建大量的线程，会极大的浪费内存等资源。

这种情况下，有人提出了Reactor模式，在Reactor中，拆分为不同的小线程或者子过程，这些被拆分的小线程和子过程对应的是handler，每一种handler都会处理一种事件（event）。这个需要一个全局的管理者selector，向channel注册感兴趣的事件，selector不断在channel中监测是否有该事件发生，如果没有，那么主线程会被阻塞，否则会调用相应的事件处理函数来处理。这些事件典型的有连接、读取、写入，我们需要为这些事件分别提供处理器，事件到达后分发到处理器中就可以返回处理后面的事件，吞吐量能够极大的提高。其中定义了以下三种角色：

- Reactor：负责将IO事件分派给指定的处理器（Handler）
- Acceptor：负责处理新的连接，并将请求移交给Reactor
- Handler：负责读写的处理器

### 单Reactor单线程模型

这是最基本的单Reactor单线程模型。其中Reactor线程，负责多路复用socket，有新连接到来触发事件之后，交由Acceptor进行处理，有IO读写事件之后交给hanlder 处理。

Acceptor主要任务就是构建handler ，在获取到和client相关的SocketChannel之后 ，绑定到相应的hanlder上，对应的SocketChannel有读写事件之后，基于reactor 分发,hanlder就可以处理了（所有的IO事件都绑定到selector上，有Reactor分发）。

该模型 适用于处理器链中业务处理组件能快速完成的场景。不过，这种单线程模型不能充分利用多核资源，所以实际使用的不多。

<div align="center"> <img src="https://gitee.com/IvanLu1024/picts/raw/4fbd0077b25d57c1aef8fa99b537b309d8037e8f/blog/java/io/2_1-simplereactor.png"/> </div>



### 单Reactor多线程模型

相对于第一种单线程的模式来说，在处理业务逻辑，也就是获取到IO的读写事件之后，交由**线程池**来处理，这样可以减小主reactor的性能开销，从而更专注的做事件分发工作了，从而提升整个应用的吞吐量。

<div align="center"> <img src="https://gitee.com/IvanLu1024/picts/raw/4fbd0077b25d57c1aef8fa99b537b309d8037e8f/blog/java/io/2_3-threadpollreactor.png"/> </div>



### 多Reactor多线程模型

第三种模型比起第二种模型，是将Reactor分成两部分：

- mainReactor：负责监听server socket，用来**处理新连接的建立**，将建立的socketChannel指定注册给subReactor；
- subReactor：维护自己的selector, accept会将连接交给它来处理，读写（read、send）网络数据，对于业务逻辑的处理，将其扔给线程池中的worker来处理。

在该模型中，mainReactor 主要是用来处理网络IO 连接建立操作，通常一个线程就可以处理，而subReactor主要做和建立起来的socket做数据交互和事件业务处理操作，它的个数上一般是和CPU个数等同，一个subReactor对应一个线程处理。

此种模型中，每个模块的工作更加专一，耦合度更低，性能和稳定性也大量的提升，支持的可并发客户端数量可达到上百万级别。关于此种模型的应用，目前有很多优秀的框架已经应用，比如Netty。

<div align="center"> <img src="https://gitee.com/IvanLu1024/picts/raw/4fbd0077b25d57c1aef8fa99b537b309d8037e8f/blog/java/io/2_4-mainsubreactor.png"/> </div>

### 优缺点

**优点：**

1. 响应快，不必为单个同步时间所阻塞，虽然Reactor本身依然是同步的
2. 编程相对简单，可以最大程度的避免复杂的多线程及同步问题，并且避免了多线程/进程的切换开销
3. 可扩展性，可以方便的通过增加Reactor实例个数来充分利用CPU资源
4. 可复用性，reactor框架本身与具体事件处理逻辑无关，具有很高的复用性

**缺点：**

1. 相比传统的简单模型，Reactor增加了一定的复杂性，因而有一定的门槛，并且不易于调试
2. Reactor模式需要底层的Synchronous Event Demultiplexer支持，比如Java中的Selector支持，操作系统的select系统调用支持，如果要自己实现Synchronous Event Demultiplexer可能不会有那么高效
3. Reactor模式在IO读写数据时还是在同一个线程中实现的，即使使用多个Reactor机制的情况下，那些共享一个Reactor的Channel如果出现一个长时间的数据读写，会影响这个Reactor中其他Channel的相应时间，比如在大文件传输时，IO操作就会影响其他Client的相应时间，因而对这种操作，使用传统的Thread-Per-Connection或许是一个更好的选择，或则此时使用Proactor模式

## 套接字 NIO 实例

```java
public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 创建选择器
        Selector selector = Selector.open();

        //2.将通道注册到选择器上
        ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
        ssChannel.configureBlocking(false);
        //通道必须配置为非阻塞模式，否则使用选择器就没有任何意义了
        ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        ServerSocket ss=ssChannel.socket();
        ss.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1",8888));

        while (true){
            //3. 监听事件
            selector.select();

            //4. 获取到达的事件
            Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator();
            while (keyIterator.hasNext()) {
                SelectionKey key = keyIterator.next();
                if (key.isAcceptable()) {
                    ServerSocketChannel ssChannel1 = (ServerSocketChannel) key.channel();

                    // 服务器会为每个新连接创建一个 SocketChannel
                    SocketChannel sChannel = ssChannel1.accept();
                    sChannel.configureBlocking(false);

                    // 这个新连接主要用于从客户端读取数据
                    sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

                } else if (key.isReadable()) {
                    SocketChannel sChannel = (SocketChannel) key.channel();
                    System.out.println(readDataFromSocketChannel(sChannel));
                    sChannel.close();
                }
                keyIterator.remove();
            }
        }
    }

    private static String readDataFromSocketChannel(SocketChannel sChannel) throws IOException {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        StringBuilder data = new StringBuilder();

        while (true) {
            buffer.clear();
            int r = sChannel.read(buffer);
            if (r == -1) {
                break;
            }
            buffer.flip();
            int limit = buffer.limit();
            char[] dst = new char[limit];
            for (int i = 0; i < limit; i++) {
                dst[i] = (char) buffer.get(i);
            }
            data.append(dst);
            buffer.clear();
        }
        return data.toString();
    }
}
```

```java
public class NIOClient {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        String s = "hello world";
        out.write(s.getBytes());
        out.close();
    }
}
```

## 内存映射文件

内存映射文件 I/O 是一种读和写文件数据的方法，它可以比常规的基于流或者基于通道的 I/O 快得多。

向内存映射文件写入可能是危险的，只是改变数组的单个元素这样的简单操作，就可能会直接修改磁盘上的文件。修改数据与将数据保存到磁盘是没有分开的。

下面代码行将文件的前 1024 个字节映射到内存中，map() 方法返回一个 MappedByteBuffer，它是 ByteBuffer 的子类。因此，可以像使用其他任何 ByteBuffer 一样使用新映射的缓冲区，操作系统会在需要时负责执行映射。

```java
MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 1024);
```

## NIO与IO对比

NIO 与普通 I/O 的区别主要有以下三点：

- NIO 是非阻塞的；
- NIO 面向块，I/O 面向流。
- NIO有选择器，而I/O没有。

## Path
Java7中文件IO发生了很大的变化，专门引入了很多新的类来取代原来的
基于java.io.File的文件IO操作方式。

### 创建一个Path
使用Paths工具类的get()方法创建Path对象
```java
public class PathDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //方式一
        Path path=Paths.get("demo5.txt");
        System.out.println(path);

        //方式二
        Path path2 = FileSystems.getDefault().getPath("demo5.txt");
        System.out.println(path2);
    }
}
```

### File和Path之间的转换，File和URI之间的转换
```java
public class PathDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
        Path path=Paths.get("demo5.txt");
        File file=path.toFile();
        URI uri=path.toUri();
        System.out.println(path);
        System.out.println(file);
        System.out.println(uri);
    }
}
```

```html
demo5.txt
demo5.txt
file:///F:/Java_Review/05Java/JavaIO/demo5.txt
```

### 获取Path的相关信息
```java
public class PathDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        Path path= Paths.get("demo3\\test3.txt");
        System.out.println("文件名："+ path.getFileName());
        System.out.println("名称元素的数量："+path.getNameCount());
        System.out.println("父路径："+ path.getParent());
        System.out.println("根路径："+ path.getRoot());
        System.out.println("是否是绝对路径:"+path.isAbsolute());

        //startWith() 参数既可以是字符串，也可以是Path
        System.out.println("是否是以路径demo3开头："+path.startsWith(Paths.get("demo3")));
        System.out.println("该路径的字符串形式："+path.toString());
    }
}
```

```html
文件名：test3.txt
名称元素的数量：2
父路径：demo3
根路径：null
是否是绝对路径:false
是否是以路径demo3开头：true
该路径的字符串形式：demo3\test3.txt
```

### 移除Path中的冗余项

\\ .表示的是当前目录
​    
\\ ..表示父目录或者说是上一级目录

normalize() : 返回一个路径，该路径是取出冗余项的路径。

toRealPath() : 可以看成，先进行toAbsolutePath()操作，然后进行normalize()操作

```java
public class PathDemo4 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path= Paths.get("./demo3");

        System.out.println("original ："+ path.toAbsolutePath());
        System.out.println("after normalize:"+ path.toAbsolutePath().normalize());
        System.out.println("after toRealPath:"+ path.toRealPath());
    }
}
```

```html
original ：F:\Java_Review\05Java\JavaIO\.\demo3
after normalize:F:\Java_Review\05Java\JavaIO\demo3
after toRealPath:F:\Java_Review\05Java\JavaIO\demo3
```

```java
public class PathDemo5 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path= Paths.get("../JavaIO");

        System.out.println("original ："+ path.toAbsolutePath());
        System.out.println("after normalize:"+ path.toAbsolutePath().normalize());
        System.out.println("after toRealPath:"+ path.toRealPath());
    }
}
```

```html
original ：F:\Java_Review\05Java\JavaIO\..\JavaIO
after normalize:F:\Java_Review\05Java\JavaIO
after toRealPath:F:\Java_Review\05Java\JavaIO
```
## Files
java.nio.file.Files类是和java.nio.file.Path相结合使用的
### 检查给定的Path在文件系统中是否存在
Files.exists()：检测文件路径是否存在
```java
public class FilesDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Path path = Paths.get("demo5.txt");
        //LinkOptions.NOFOLLOW_LINKS:表示检测时不包含符号链接文件。
        boolean isExist= Files.exists(path,new LinkOption[]{LinkOption.NOFOLLOW_LINKS});
        System.out.println(isExist);
    }
}
```

### 创建文件/文件夹
Files.createFile()：创建文件

Files.createDirectory()： 创建文件夹

Files.createDirectories()： 创建文件夹

```java
public class FilesDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path= Paths.get("demo7.txt");
        if(!Files.exists(path)){
            Files.createFile(path);
        }

        Path path2=Paths.get("demo4");
        if(!Files.exists(path2)){
            Files.createDirectory(path2);
        }

        Path path3=Paths.get("demo5\\test");
        if(!Files.exists(path3)){
            Files.createDirectories(path3);
        }
    }
}
```

### 删除文件或目录
Files.delete()：删除一个文件或目录
```java
public class FilesDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path= Paths.get("demo7.txt");
        Files.delete(path);
    }
}
```

### 把一个文件从一个地址复制到另一个位置
Files.copy()：把一个文件从一个地址复制到另一个位置

```java
public class FilesDemo4 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path srcPath= Paths.get("demo6.txt");
        Path destPath=Paths.get("demo7.txt");

        //Files.copy(srcPath,destPath);

        //强制覆盖已经存在的目标文件
        Files.copy(srcPath,destPath, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
    }
}
```

### 获取文件属性
```java
public class FilesDemo5 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path= Paths.get("demo7.txt");

        System.out.println(Files.getLastModifiedTime(path));
        System.out.println(Files.size(path));
        System.out.println(Files.isSymbolicLink(path));
        System.out.println(Files.isDirectory(path));
        System.out.println(Files.readAttributes(path,"*"));
    }
}
```

### 遍历一个文件夹
```java
public class FilesDemo6 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path= Paths.get("demo3\\demo2");

        DirectoryStream<Path> paths=Files.newDirectoryStream(path);
        for(Path p:paths){
            System.out.println(p.getFileName());
        }
    }
}
```

### 遍历整个文件目录

FileVisitor需要调用方自行实现，然后作为参数传入walkFileTree()；
FileVisitor的每个方法会在遍历过程中被调用多次。
```java
public class FilesDemo7 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Path path= Paths.get("demo3\\demo2");

        List<Path> paths=new ArrayList<>();
        Files.walkFileTree(path,new FileVisitor(paths));
        System.out.println("paths:"+paths);
    }

    private static class FileVisitor extends SimpleFileVisitor<Path> {
        private List<Path> paths;

        public FileVisitor(List<Path> paths){
            this.paths=paths;
        }

        @Override
        public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
            if(file.toString().endsWith(".txt")){
                paths.add(file.getFileName());
            }
            return super.visitFile(file, attrs);
        }
    }
}
```
输出结果：
```html
paths:[a.txt, test2.txt, test.txt, test3.txt]
```

# 参考资料

- https://juejin.im/post/5b4570cce51d451984695a9b