diff --git a/notes/Java IO.md b/notes/Java IO.md index 4bfb4d46..8b276f9b 100644 --- a/notes/Java IO.md +++ b/notes/Java IO.md @@ -1,38 +1,38 @@ -* [概览](#概览) -* [磁盘操作](#磁盘操作) -* [字节操作](#字节操作) -* [字符操作](#字符操作) -* [对象操作](#对象操作) -* [网络操作](#网络操作) - * [1. InetAddress](#1-inetaddress) - * [2. URL](#2-url) - * [3. Sockets](#3-sockets) - * [4. Datagram](#4-datagram) -* [NIO](#nio) - * [1. 流与块](#1-流与块) - * [2. 通道与缓冲区](#2-通道与缓冲区) - * [2.1 通道](#21-通道) - * [2.2 缓冲区](#22-缓冲区) - * [3. 缓冲区状态变量](#3-缓冲区状态变量) - * [4. 文件 NIO 实例](#4-文件-nio-实例) - * [5. 阻塞与非阻塞](#5-阻塞与非阻塞) - * [5.1 阻塞式 I/O](#51-阻塞式-io) - * [5.2 非阻塞式 I/O](#52-非阻塞式-io) - * [6. 套接字 NIO 实例](#6-套接字-nio-实例) - * [6.1 ServerSocketChannel](#61-serversocketchannel) - * [6.2 Selectors](#62-selectors) - * [6.3 主循环](#63-主循环) - * [6.4 监听新连接](#64-监听新连接) - * [6.5 接受新的连接](#65-接受新的连接) - * [6.6 删除处理过的 SelectionKey](#66-删除处理过的-selectionkey) - * [6.7 传入的 I/O](#67-传入的-io) - * [7. 内存映射文件](#7-内存映射文件) -* [参考资料](#参考资料) +* [一、概览](#一概览) +* [二、磁盘操作](#二磁盘操作) +* [三、字节操作](#三字节操作) +* [四、字符操作](#四字符操作) +* [五、对象操作](#五对象操作) +* [六、网络操作](#六网络操作) + * [InetAddress](#inetaddress) + * [URL](#url) + * [Sockets](#sockets) + * [Datagram](#datagram) +* [七、NIO](#七nio) + * [流与块](#流与块) + * [通道与缓冲区](#通道与缓冲区) + * [1. 通道](#1-通道) + * [2. 缓冲区](#2-缓冲区) + * [缓冲区状态变量](#缓冲区状态变量) + * [文件 NIO 实例](#文件-nio-实例) + * [阻塞与非阻塞](#阻塞与非阻塞) + * [1. 阻塞式 I/O](#1-阻塞式-io) + * [2. 非阻塞式 I/O](#2-非阻塞式-io) + * [套接字 NIO 实例](#套接字-nio-实例) + * [1. ServerSocketChannel](#1-serversocketchannel) + * [2. Selectors](#2-selectors) + * [3. 主循环](#3-主循环) + * [4. 监听新连接](#4-监听新连接) + * [5. 接受新的连接](#5-接受新的连接) + * [6. 删除处理过的 SelectionKey](#6-删除处理过的-selectionkey) + * [7. 传入的 I/O](#7-传入的-io) + * [内存映射文件](#内存映射文件) +* [八、参考资料](#八参考资料) -# 概览 +# 一、概览 Java 的 I/O 大概可以分成以下几类 @@ -43,11 +43,11 @@ Java 的 I/O 大概可以分成以下几类 5. 网络操作:Socket 6. 新的输入/输出:NIO -# 磁盘操作 +# 二、磁盘操作 File 类可以用于表示文件和目录,但是它只用于表示文件的信息,而不表示文件的内容。 -# 字节操作 +# 三、字节操作

@@ -72,7 +72,7 @@ while((bytes = in.read(buf, 0 , buf.length)) != -1) { } ``` -# 字符操作 +# 四、字符操作 不管是磁盘还是网络传输,最小的存储单元都是字节,而不是字符,所以 I/O 操作的都是字节而不是字符。但是在程序中操作的通常是字符形式的数据,因此需要提供对字符进行操作的方法。 @@ -89,7 +89,7 @@ GBK 编码中,中文占 2 个字节,英文占 1 个字节;UTF-8 编码中 如果编码和解码过程使用不同的编码方式那么就出现了乱码。 -# 对象操作 +# 五、对象操作 序列化就是将一个对象转换成字节序列,方便存储和传输。 @@ -107,7 +107,7 @@ transient 关键字可以使一些属性不会被序列化。 private transient Object[] elementData; ``` -# 网络操作 +# 六、网络操作 Java 中的网络支持: @@ -116,7 +116,7 @@ Java 中的网络支持: 3. Sockets:使用 TCP 协议实现网络通信; 4. Datagram:使用 UDP 协议实现网络通信。 -## 1. InetAddress +## InetAddress 没有公有构造函数,只能通过静态方法来创建实例。 @@ -125,7 +125,7 @@ InetAddress.getByName(String host); InetAddress.getByAddress(byte[] addr); ``` -## 2. URL +## URL 可以直接从 URL 中读取字节流数据 @@ -144,7 +144,7 @@ isr.close(); is.close(); ``` -## 3. Sockets +## Sockets - ServerSocket:服务器端类 - Socket:客户端类 @@ -152,16 +152,16 @@ is.close();

-## 4. Datagram +## Datagram - DatagramPacket:数据包类 - DatagramSocket:通信类 -# NIO +# 七、NIO 新的输入/输出 (NIO) 库是在 JDK 1.4 中引入的。NIO 弥补了原来的 I/O 的不足,它在标准 Java 代码中提供了高速的、面向块的 I/O。 -## 1. 流与块 +## 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。 @@ -171,9 +171,9 @@ 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 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。 -## 2. 通道与缓冲区 +## 通道与缓冲区 -### 2.1 通道 +### 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。 @@ -186,7 +186,7 @@ I/O 包和 NIO 已经很好地集成了,java.io.\* 已经以 NIO 为基础重 - 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。 -### 2.2 缓冲区 +### 2. 缓冲区 发送给一个通道的所有对象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。 @@ -202,7 +202,7 @@ I/O 包和 NIO 已经很好地集成了,java.io.\* 已经以 NIO 为基础重 - FloatBuffer - DoubleBuffer -## 3. 缓冲区状态变量 +## 缓冲区状态变量 - capacity:最大容量; - position:当前已经读写的字节数; @@ -225,7 +225,7 @@ I/O 包和 NIO 已经很好地集成了,java.io.\* 已经以 NIO 为基础重 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。

-## 4. 文件 NIO 实例 +## 文件 NIO 实例 1\. 为要读取的文件创建 FileInputStream,之后通过 FileInputStream 获取输入 FileChannel; @@ -274,11 +274,11 @@ foc.write(buffer); buffer.clear(); ``` -## 5. 阻塞与非阻塞 +## 阻塞与非阻塞 应当注意,FileChannel 不能切换到非阻塞模式,套接字 Channel 可以。 -### 5.1 阻塞式 I/O +### 1. 阻塞式 I/O 阻塞式 I/O 在调用 InputStream.read() 方法时会一直等到数据到来时(或超时)才会返回,在调用 ServerSocket.accept() 方法时,也会一直阻塞到有客户端连接才会返回。 @@ -286,7 +286,7 @@ buffer.clear();

-### 5.2 非阻塞式 I/O +### 2. 非阻塞式 I/O 由一个专门的线程来处理所有的 I/O 事件,并负责分发。 @@ -296,9 +296,9 @@ buffer.clear();

-## 6. 套接字 NIO 实例 +## 套接字 NIO 实例 -### 6.1 ServerSocketChannel +### 1. ServerSocketChannel 每一个监听端口都需要有一个 ServerSocketChannel 用来监听连接。 @@ -311,7 +311,7 @@ InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(ports[i]); ss.bind(address); // 绑定端口号 ``` -### 6.2 Selectors +### 2. Selectors 异步 I/O 通过 Selector 注册对特定 I/O 事件的兴趣 ― 可读的数据的到达、新的套接字连接等等,在发生这样的事件时,系统将会发送通知。 @@ -324,7 +324,7 @@ Selector selector = Selector.open(); SelectionKey key = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); ``` -### 6.3 主循环 +### 3. 主循环 首先,我们调用 Selector 的 select() 方法。这个方法会阻塞,直到至少有一个已注册的事件发生。当一个或者更多的事件发生时,select() 方法将返回所发生的事件的数量。 @@ -344,7 +344,7 @@ while (it.hasNext()) { } ``` -### 6.4 监听新连接 +### 4. 监听新连接 程序执行到这里,我们仅注册了 ServerSocketChannel,并且仅注册它们“接收”事件。为确认这一点,我们对 SelectionKey 调用 readyOps() 方法,并检查发生了什么类型的事件: @@ -358,7 +358,7 @@ if ((key.readyOps() & SelectionKey.OP_ACCEPT) 可以肯定地说,readOps() 方法告诉我们该事件是新的连接。 -### 6.5 接受新的连接 +### 5. 接受新的连接 因为我们知道这个服务器套接字上有一个传入连接在等待,所以可以安全地接受它;也就是说,不用担心 accept() 操作会阻塞: @@ -376,7 +376,7 @@ SelectionKey newKey = sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ); 注意我们使用 register() 的 OP_READ 参数,将 SocketChannel 注册用于读取而不是接受新连接。 -### 6.6 删除处理过的 SelectionKey +### 6. 删除处理过的 SelectionKey 在处理 SelectionKey 之后,我们几乎可以返回主循环了。但是我们必须首先将处理过的 SelectionKey 从选定的键集合中删除。如果我们没有删除处理过的键,那么它仍然会在主集合中以一个激活的键出现,这会导致我们尝试再次处理它。我们调用迭代器的 remove() 方法来删除处理过的 SelectionKey: @@ -386,7 +386,7 @@ it.remove(); 现在我们可以返回主循环并接受从一个套接字中传入的数据 (或者一个传入的 I/O 事件) 了。 -### 6.7 传入的 I/O +### 7. 传入的 I/O 当来自一个套接字的数据到达时,它会触发一个 I/O 事件。这会导致在主循环中调用 Selector.select(),并返回一个或者多个 I/O 事件。这一次, SelectionKey 将被标记为 OP_READ 事件,如下所示: @@ -399,7 +399,7 @@ it.remove(); } ``` -## 7. 内存映射文件 +## 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。 @@ -415,7 +415,7 @@ it.remove(); MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 1024); ``` -# 参考资料 +# 八、参考资料 - Eckel B, 埃克尔, 昊鹏, 等. Java 编程思想 [M]. 机械工业出版社, 2002. - [IBM: NIO 入门](https://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-nio/j-nio.html)