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Java I/O(Input/Output)和NIO(New Input/Output)是Java语言中用于处理输入输出操作的重要部分。它们提供了丰富的API来处理文件和网络通信。I/O是Java早期版本中引入的,而NIO是在Java 1.4中引入的,旨在提供更高的性能和更灵活的I/O操作。
Java I/O基础
Java I/O提供了用于读写数据的流(Stream)概念。流可以分为输入流和输出流,分别用于读取和写入数据。Java I/O的主要类位于java.io
包中。
输入流与输出流
输入流用于从源读取数据,输出流用于向目的地写入数据。主要的流类包括:
InputStream
和OutputStream
:字节流,用于处理字节数据。Reader
和Writer
:字符流,用于处理字符数据。
常见的流类
FileInputStream
和FileOutputStream
:用于文件的字节读写。BufferedReader
和BufferedWriter
:带缓冲的字符流,提高读写效率。ObjectInputStream
和ObjectOutputStream
:用于对象的序列化和反序列化。
示例代码:
import java.io.*;public class IOExample {public static void main(String[] args) {// 使用FileInputStream读取文件try (FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt")) {int data;while ((data = fis.read()) != -1) {System.out.print((char) data);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 使用BufferedWriter写入文件try (BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new FileWriter("output.txt"))) {bw.write("Hello, Java I/O!");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
Java NIO基础
NIO是在Java 1.4中引入的,旨在提供更高效的I/O操作。NIO引入了通道(Channel)、缓冲区(Buffer)和选择器(Selector)等概念。
通道与缓冲区
- 通道(Channel):用于读写数据的通道,类似于传统的流,但支持双向操作。
- 缓冲区(Buffer):用于存储数据的容器,数据在通道和缓冲区之间传输。
常见的通道类包括:
FileChannel
:用于文件的读写。SocketChannel
:用于网络通信。ServerSocketChannel
:用于监听网络连接。
示例代码:
import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;public class NIOExample {public static void main(String[] args) {// 使用FileChannel读取文件try (FileChannel fileChannel = FileChannel.open(Paths.get("example.txt"))) {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);while (fileChannel.read(buffer) != -1) {buffer.flip(); // 切换到读模式while (buffer.hasRemaining()) {System.out.print((char) buffer.get());}buffer.clear(); // 清空缓冲区}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 使用FileChannel写入文件try (FileChannel fileChannel = FileChannel.open(Paths.get("output.txt"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE)) {String content = "Hello, Java NIO!";ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(content.getBytes());fileChannel.write(buffer);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
NIO的选择器
选择器(Selector
)用于监听多个通道的事件(如:连接打开、数据到达),是实现单线程管理多个网络连接的关键。
示例代码:
import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.util.*;public class SelectorExample {public static void main(String[] args) {try {// 创建ServerSocketChannel并绑定端口ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();serverChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));serverChannel.configureBlocking(false);// 创建SelectorSelector selector = Selector.open();serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);while (true) {// 等待事件发生selector.select();Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> iterator = selectedKeys.iterator();while (iterator.hasNext()) {SelectionKey key = iterator.next();iterator.remove();if (key.isAcceptable()) {// 处理新的连接ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();SocketChannel clientChannel = server.accept();clientChannel.configureBlocking(false);clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);System.out.println("新连接: " + clientChannel.getRemoteAddress());} else if (key.isReadable()) {// 处理读取数据SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);int bytesRead = clientChannel.read(buffer);if (bytesRead > 0) {buffer.flip();System.out.println("收到数据: " + new String(buffer.array(), 0, bytesRead));}}}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
Java 7的NIO.2
Java 7引入了NIO.2,提供了更丰富的文件系统操作API,位于java.nio.file
包中。
示例代码:
import java.io.*;
import java.nio.file.*;
import java.nio.file.attribute.*;public class NIO2Example {public static void main(String[] args) {Path path = Paths.get("example.txt");// 检查文件是否存在if (Files.exists(path)) {// 读取文件内容try {List<String> lines = Files.readAllLines(path);for (String line : lines) {System.out.println(line);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}// 写入文件内容try {List<String> lines = Arrays.asList("Hello, Java NIO.2!", "This is a test.");Files.write(path, lines, StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.APPEND);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 获取文件属性try {BasicFileAttributes attributes = Files.readAttributes(path, BasicFileAttributes.class);System.out.println("文件大小: " + attributes.size());System.out.println("创建时间: " + attributes.creationTime());} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
总结
Java I/O和NIO提供了丰富的API来处理文件和网络通信。I/O适合简单的文件和网络操作,而NIO适合高性能和复杂的I/O场景。通过掌握这些API,开发者可以高效地处理各种输入输出需求。
希望本文能帮助读者深入理解Java I/O和NIO的使用方法和最佳实践,从而在实际开发中更加高效地处理数据传输和存储。