一、Selector

1.1 Selector簡(jiǎn)介

1.1.1 Selector 和 Channel的關(guān)系

Selector 一般稱為選擇器 ，也可以翻譯為 多路復(fù)用器 。

它是 Java NIO 核心組件中的一個(gè)，用于檢查一個(gè)或多個(gè) NIO Channel（通道）的狀態(tài)是否處于可讀、可寫。由此可以實(shí)現(xiàn)單線程管理多個(gè) channels，也就是可以管理多個(gè)網(wǎng)絡(luò)鏈接。

使用 Selector 的好處： 使用更少的線程來就可以來處理通道了， 相比使用多個(gè)線程，避免了線程上下文切換帶來的開銷。

1.1.2 可選擇通道

• 不是所有的 Channel 都可以被 Selector 復(fù)用的。

  • 判斷 Channel 能被 Selector 復(fù)用的前提：是否繼承了抽象類 SelectableChannel

  • 如果繼承了 SelectableChannel，則可以被復(fù)用，否則不能

• SelectableChannel 類提供了實(shí)現(xiàn)通道的可選擇性所需要的公共方法。它是所有支持就緒檢查的通道類的父類

  • 所有 socket 通道，都繼承了 SelectableChannel 類，都是可選擇的，包括從管道(Pipe)對(duì)象的中獲得的通道

  • FileChannel 類，沒有繼承 SelectableChannel，因此是不可選擇通道，不能被選擇器復(fù)用

• 一個(gè)通道可以被注冊(cè)到多個(gè)選擇器上，但對(duì)每個(gè)選擇器而言只能被注冊(cè)一次

  • 通道和選擇器之間的關(guān)系，使用注冊(cè)的方式完成
  • SelectableChannel 可以被注冊(cè)到 Selector 對(duì)象上，在注冊(cè)的時(shí)候，需要指定通道的哪些操作是 Selector 感興趣的

1.1.3 Channel 注冊(cè)到 Selector

• 使用 Channel.register(Selector sel，int ops) 方法，將一個(gè)通道注冊(cè)到一個(gè)選擇器

  • Selector sel 指定通道要注冊(cè)的選擇器
  • int ops 指定選擇器需要查詢的通道操作?？梢怨┻x擇器查詢的通道操作，從類型來分，包括以下四種
    • 可讀 : SelectionKey.OP_READ
    • 可寫 : SelectionKey.OP_WRITE
    • 連接 : SelectionKey.OP_CONNECT
    • 接收 : SelectionKey.OP_ACCEPT
    • 如果 Selector 對(duì)通道的多操作類型感興趣，可以用“位或”操作符來實(shí)現(xiàn)：比如：int key = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE ;

• 選擇器查詢的不是通道的操作，而是通道的某個(gè)操作的一種就緒狀態(tài)

  什么是操作的就緒狀態(tài)？

  一旦通道具備完成某個(gè)操作的條件，表示該通道的某個(gè)操作已經(jīng)就緒，就可以被 Selector 查詢到，程序可以對(duì)通道進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作

  比如：

  • 某個(gè)SocketChannel 通道可以連接到一個(gè)服務(wù)器，則處于“連接就緒”(OP_CONNECT)
  • 一個(gè) ServerSocketChannel 服務(wù)器通道準(zhǔn)備好接收新進(jìn)入的連接，則處于“接收就緒”（OP_ACCEPT）狀態(tài)
  • 一個(gè)有數(shù)據(jù)可讀的通道，可以說是“讀就緒”(OP_READ)
  • 一個(gè)等待寫數(shù)據(jù)的通道，可以說是“寫就緒”(OP_WRITE)

1.1.4 選擇鍵（SelectionKey）

• Channel 注冊(cè)后，并且一旦通道處于某種就緒的狀態(tài)，就可以被選擇器查詢到。這個(gè)工作用選擇器 Selector 的 select() 方法完成。select 方法的作用：對(duì)感興趣的通道操作，進(jìn)行就緒狀態(tài)的查詢

• Selector 可以不斷的查詢 Channel 中發(fā)生的操作的就緒狀態(tài)，并且挑選感興趣的操作就緒狀態(tài)。一旦通道有操作的就緒狀態(tài)達(dá)成，并且是 Selector 感興趣的操作，就會(huì)被 Selector 選中，放入 選擇鍵集合 中

• 一個(gè)選擇鍵，首先是包含了注冊(cè)在 Selector 的通道操作的類型，比如：SelectionKey.OP_READ。也包含了特定的通道與特定的選擇器之間的注冊(cè)關(guān)系

  • 開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)，選擇鍵是編程的關(guān)鍵。NIO 的編程，就是根據(jù)對(duì)應(yīng)的選擇鍵，進(jìn)行不同的業(yè)務(wù)邏輯處理

• 選擇鍵的概念，和事件的概念比較相似

  • 一個(gè)選擇鍵類似監(jiān)聽器模式里邊的一個(gè)事件。由于 Selector 不是事件觸發(fā)的模式，而是主動(dòng)去查詢的模式，所以不叫事件Event，而是叫 SelectionKey 選擇鍵

1.2 Selector使用方法

1、Selector 的創(chuàng)建。

通過調(diào)用 Selector.open()方法創(chuàng)建一個(gè) Selector 對(duì)象

// 創(chuàng)建選擇器
Selector selector = Selector.open();

2、注冊(cè) Channel 到 Selector

• 要實(shí)現(xiàn) Selector 管理 Channel，需要將 Channel 注冊(cè)到相應(yīng)的 Selector 上。通過調(diào)用通道的 register() 方法會(huì)將它注冊(cè)到一個(gè)選擇器上

// 創(chuàng)建選擇器
Selector selector = Selector.open();// 創(chuàng)建通道
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();// 設(shè)置通道為非阻塞模式
ssc.configureBlocking(false);// 為通道綁定連接
ssc.bind(new InetSocketAddress(9999));// 將通道注冊(cè)到選擇器，關(guān)注接收狀態(tài)
ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

注意點(diǎn)：

• 與 Selector 一起使用時(shí)，Channel 必須處于非阻塞模式下，否則將拋出異常

  IllegalBlockingModeException。FileChannel 不能切換到非阻塞模式，不能與 Selector 一起使用，而套接字相關(guān)的所有的通道都可以

• 一個(gè)通道，并非一定要支持所有的四種操作

  • 比如：服務(wù)器通道 ServerSocketChannel 支持 Accept 接收操作，而 SocketChannel 客戶端通道則不支持。
  • 可以通過通道上的 validOps() 方法，來獲取特定通道下所有支持的操作集合，返回int值

3、輪詢查詢就緒操作

• 通過 Selector 的 select() 方法，可以查詢出已經(jīng)就緒的通道操作，這些就緒的狀態(tài)集合，保存在 SelectionKey 對(duì)象的 Set 集合中。Selector 幾個(gè)重載的查詢 select()方法：

  • select()：阻塞到至少有一個(gè)通道的注冊(cè)狀態(tài)就緒
  • select(long timeout)：和 select()一樣，但最長阻塞時(shí)間為 timeout 毫秒
  • selectNow()：非阻塞，不管通道的注冊(cè)狀態(tài)是否就緒就立刻返回

• select() 方法返回的 int 值，表示有多少通道已經(jīng)就緒

  • 即兩次 select() 方法之間的時(shí)間段上，有多少通道變成就緒狀態(tài)。
  • 例如：首次調(diào)用 select()方法，如果有一個(gè)通道變成就緒狀態(tài)，返回了 1，若再次調(diào)用select()方法，如果另一個(gè)通道就緒了，它會(huì)再次返回 1。如果對(duì)第一個(gè)就緒的 Channel 沒有做任何操作，現(xiàn)在就有兩個(gè)就緒的通道，但在每次 select() 方法調(diào)用之間，只有一個(gè)通道就緒了

• 一旦調(diào)用 select() 方法，并且返回值不為 0 時(shí)，在 Selector 中有一個(gè) selectedKeys() 方法，返回選擇鍵集合，迭代集合的每一個(gè)選擇鍵元素，根據(jù)就緒操作的類型，完成對(duì)應(yīng)的操作

// 查詢是否有狀態(tài)就緒
//int n = selector.select();
//int n = selector.select(2000);
int n = selector.selectNow();
System.out.println(n);// 獲取選擇鍵集合
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
// 遍歷選擇鍵集合(1)
for (SelectionKey key : selectionKeys) {if (key.isAcceptable()) {// 可接收System.out.println("可接收");} else if (key.isConnectable()) {// 可連接System.out.println("可連接");} else if (key.isReadable()) {// 可讀System.out.println("可讀");} else if (key.isWritable()) {// 可寫System.out.println("可寫");}
}// 遍歷選擇鍵集合(2)
Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
while (iterator.hasNext()){SelectionKey key = iterator.next();if (key.isAcceptable()) {// 可接收System.out.println("可接收");} else if (key.isConnectable()) {// 可連接System.out.println("可連接");} else if (key.isReadable()) {// 可讀System.out.println("可讀");} else if (key.isWritable()) {// 可寫System.out.println("可寫");}//iterator.remove();
}

4、停止選擇的方法

選擇器執(zhí)行選擇的過程，系統(tǒng)底層會(huì)依次詢問每個(gè)通道是否已經(jīng)就緒，這個(gè)過程可能會(huì)造成調(diào)用線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，可以有以下兩種方式可以喚醒在 select() 方法中阻塞的線程

• wakeup()：通過調(diào)用 Selector 對(duì)象的 wakeup() 方法讓處在阻塞狀態(tài)的select() 方法立刻返回。該方法使得選擇器上的第一個(gè)還沒有返回的選擇操作立即返回。如果當(dāng)前沒有進(jìn)行中的選擇操作，那么下一次對(duì) select() 方法的一次調(diào)用將立即返回

• close()：關(guān)閉 Selector。該方法使得任何一個(gè)在選擇操作中阻塞的線程都被喚醒（類似 wakeup()），同時(shí)使得注冊(cè)到該 Selector 的所有 Channel 被注銷，所有的鍵將被取消，但是 Channel 本身并不會(huì)關(guān)閉

1.3 代碼示例

服務(wù)端：

		@Testpublic void ServerDemo() throws Exception {// 1、獲取服務(wù)端通道ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();// 2、切換非阻塞模式serverSocketChannel.configureBlocking(false);// 3、綁定端口號(hào)serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));// 4、獲取selector選擇器Selector selector = Selector.open();// 5、通道注冊(cè)到選擇器，進(jìn)行監(jiān)聽serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);// 6、選擇器進(jìn)行輪詢，后續(xù)操作while (selector.select() > 0) {Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> selectionKeyIterator = selectionKeys.iterator();while (selectionKeyIterator.hasNext()) {// 獲取就緒操作SelectionKey selectionKey = selectionKeyIterator.next();// 判斷什么操作if (selectionKey.isAcceptable()) {// 獲取連接SocketChannel accept = serverSocketChannel.accept();// 切換非阻塞模式accept.configureBlocking(false);// 注冊(cè)accept.register(selector, SelectionKey.OP_READ);} else if (selectionKey.isReadable()) {SocketChannel channel = (SocketChannel)selectionKey.channel();ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 讀取數(shù)據(jù)int length = 0;while ((length = channel.read(byteBuffer)) > 0) {byteBuffer.flip();System.out.println(new java.lang.String(byteBuffer.array(), 0, length));byteBuffer.clear();}}}selectionKeyIterator.remove();}}

客戶端：

	public static void main(String[] args) throws Exception{// 1、獲取通道，綁定主機(jī)和端口號(hào)SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));// 2、切換到非阻塞模式socketChannel.configureBlocking(false);// 3、創(chuàng)建bufferByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 自定義輸入Scanner scanner = new Scanner(System.in);java.lang.String d = "";System.out.println("請(qǐng)輸入發(fā)送內(nèi)容...");while (scanner.hasNext()) {// 5、向緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)d = "[" + LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-mm-dd hh:mm:ss")) + "] " + scanner.nextLine();byteBuffer.put(d.getBytes());// 6、緩沖區(qū)讀寫模式切換byteBuffer.flip();// 7、把數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)寫入通道socketChannel.write(byteBuffer);// 清空緩沖區(qū)byteBuffer.clear();}}

注意點(diǎn)：

• 先啟動(dòng)服務(wù)端，再啟動(dòng)客戶端
• 設(shè)置非阻塞模式、連接或綁定、創(chuàng)建緩沖區(qū)；這三步順序可以調(diào)換
• 客戶端
  • 使用connect()連接，不是bind()綁定
  • 數(shù)據(jù)寫入后不要關(guān)閉通道，否則服務(wù)端得不到客戶端通道，也就接收不到數(shù)據(jù)
  • 關(guān)閉操作應(yīng)在發(fā)生IO異常，或接收到服務(wù)端關(guān)閉通知后再進(jìn)行
• 服務(wù)端
  • 借用select(int timeout)方法，實(shí)現(xiàn)服務(wù)端的關(guān)閉操作；在 while() 輪論后關(guān)閉
  • isAcceptable() 分支中不要關(guān)閉客戶端通道，否則后續(xù)讀取操作無法進(jìn)行
  • isReadable() 分支中也不要關(guān)閉客戶端通道，否則將不能進(jìn)行下次讀取或接收
  • 一次輪詢查詢后，要清理選擇鍵集合，為下次做準(zhǔn)備；selectionKeys.clear();

1.4 NIO 編程步驟總結(jié)

服務(wù)端：

1. 創(chuàng)建 ServerSocketChannel 通道，并綁定監(jiān)聽端口
2. 設(shè)置 Channel 通道是非阻塞模式
3. 創(chuàng)建 Selector 選擇器
4. 把 Channel 注冊(cè)到 Socketor 選擇器上，監(jiān)聽就緒狀態(tài)
5. 調(diào)用 Selector 的 select 方法（循環(huán)調(diào)用)，監(jiān)測(cè)通道的就緒狀況
6. 調(diào)用 selectKeys 方法獲取就緒 channel 集合
7. 遍歷就緒 channel 集合，判斷就緒事件類型，實(shí)現(xiàn)具體的業(yè)務(wù)操作
8. 根據(jù)業(yè)務(wù)，決定是否需要再次注冊(cè)監(jiān)聽事件，重復(fù)執(zhí)行第三步操作

二、Pipe和FileLock

• Java NIO 管道是兩個(gè)線程之間的單向數(shù)據(jù)連接
• Pipe 有一個(gè) source 通道和一個(gè)sink 通道
• 數(shù)據(jù)會(huì)被寫到 sink 通道，從 source 通道讀取

2.1 Pipe

• 創(chuàng)建管道：

  // 1、獲取管道
  Pipe pipe = Pipe.open();
  

• 寫入管道?？梢匝h(huán)寫入，類似文件復(fù)制

  // 2、獲取sink通道，用來傳送數(shù)據(jù)
  Pipe.SinkChannel sink = pipe.sink();
  // 3、創(chuàng)建發(fā)送緩沖區(qū)，并寫入數(shù)據(jù)
  ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(1024);
  buf1.put("Hello World!測(cè)試".getBytes());
  // 4、讀寫模式反轉(zhuǎn)
  buf1.flip();
  // 5、sink發(fā)送數(shù)據(jù)：把buf1中的數(shù)據(jù)寫入通道
  sink.write(buf1);
  

• 從管道讀取數(shù)據(jù)。可以循環(huán)讀取，類似文件復(fù)制

  // 6、獲取source通道
  Pipe.SourceChannel source = pipe.source();
  // 7、創(chuàng)建接收緩沖區(qū)
  ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(1024);
  // 8、讀取數(shù)據(jù)，并輸出
  // 把通道中的數(shù)據(jù)讀入buf2
  int length = source.read(buf2);
  System.out.println(new String(buf2.array(),0,length));
  

• 代碼示例：

  public class PipeDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1、獲取管道Pipe pipe = Pipe.open();// 2、獲取sink通道，用來傳送數(shù)據(jù)Pipe.SinkChannel sink = pipe.sink();// 3、創(chuàng)建發(fā)送緩沖區(qū)，并寫入數(shù)據(jù)ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(1024);buf1.put("Hello World!測(cè)試".getBytes());// 4、讀寫模式反轉(zhuǎn)buf1.flip();// 5、sink發(fā)送數(shù)據(jù)：把buf1中的數(shù)據(jù)寫入通道sink.write(buf1);// 6、獲取source通道Pipe.SourceChannel source = pipe.source();// 7、創(chuàng)建接收緩沖區(qū)ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(1024);// 8、讀取數(shù)據(jù)，并輸出// 把通道中的數(shù)據(jù)讀入buf2int length = source.read(buf2);System.out.println(new String(buf2.array(),0,length));// 9、關(guān)閉source.close();sink.close();}
  }
  

2.2 FileLock

2.2.1 FileLock簡(jiǎn)介

• 文件鎖在 OS 中很常見，如果多個(gè)程序同時(shí)訪問、修改同一個(gè)文件，很容易因?yàn)槲募?shù)據(jù)不同步而出現(xiàn)問題。給文件加一個(gè)鎖，同一時(shí)間，只能有一個(gè)程序修改此文件，或者程序都只能讀此文件，這就解決了同步問題
• 文件鎖是進(jìn)程級(jí)別的，不是線程級(jí)別的。文件鎖可以解決多個(gè)進(jìn)程并發(fā)訪問、修改同一個(gè)文件的問題，但不能解決多線程并發(fā)訪問、修改同一文件的問題。使用文件鎖時(shí)，同一進(jìn)程內(nèi)的多個(gè)線程，可以同時(shí)訪問、修改此文件
• 文件鎖是當(dāng)前程序所屬的 JVM 實(shí)例持有的，一旦獲取到文件鎖（對(duì)文件加鎖），要調(diào)用 release()，或者關(guān)閉對(duì)應(yīng)的 FileChannel 對(duì)象，或者當(dāng)前 JVM 退出，才會(huì)釋放這個(gè)鎖
• 一旦某個(gè)進(jìn)程（比如說 JVM 實(shí)例）對(duì)某個(gè)文件加鎖，則在釋放這個(gè)鎖之前，此進(jìn)程不能再對(duì)此文件加鎖，就是說 JVM 實(shí)例在同一文件上的文件鎖是不重疊的（進(jìn)程級(jí)別不能重復(fù)在同一文件上獲取鎖）

文件鎖分類：

• 排它鎖（獨(dú)占鎖）：對(duì)文件加排它鎖后，該進(jìn)程可以對(duì)此文件進(jìn)行讀寫，該進(jìn)程獨(dú)占此文件，其他進(jìn)程不能讀寫此文件，直到該進(jìn)程釋放文件鎖

• 共享鎖：某個(gè)進(jìn)程對(duì)文件加共享鎖，其他進(jìn)程也可以訪問此文件，但這些進(jìn)程都只能讀此文件，不能寫。線程是安全的。只要還有一個(gè)進(jìn)程持有共享鎖，此文件就只能讀，不能寫

• 如果指定為共享鎖，則其它進(jìn)程可讀此文件，所有進(jìn)程均不能寫此文件，如果某進(jìn)程試圖對(duì)此文件進(jìn)行寫操作，會(huì)拋出異常

2.2.2 FileLock的使用

相關(guān)方法：

• lock()：對(duì)整個(gè)文件加鎖，默認(rèn)為排它鎖
• lock(long position, long size, booean shared)

  • 前 2 個(gè)參數(shù)指定要加鎖的部分（可以只對(duì)此文件的部分內(nèi)容加鎖）

  • 第 3 個(gè)參數(shù)值指定是否是共享鎖

• tryLock()：對(duì)整個(gè)文件加鎖，默認(rèn)為排它鎖
• tryLock(long position, long size, booean shared)
  • 前 2 個(gè)參數(shù)指定要加鎖的部分（可以只對(duì)此文件的部分內(nèi)容加鎖）
  • 第 3 個(gè)參數(shù)值指定是否是共享鎖
• boolean isShared()
  • 判斷此文件鎖是否是共享鎖
• boolean isValid()
  • 判斷此文件鎖是否還有效

lock 與 tryLock的區(qū)別：

• lock 是阻塞式的，如果未獲取到文件鎖，會(huì)一直阻塞當(dāng)前線程，直到獲取文件鎖
• tryLock 和 lock 的作用相同，只不過 tryLock 是非阻塞式的，tryLock 嘗試獲取文件鎖，獲取成功就返回鎖對(duì)象，否則返回 null，不會(huì)阻塞當(dāng)前線程

FileLock使用：

文件鎖只能通過FileChannel對(duì)象來使用

// 創(chuàng)建FileChannel對(duì)象；文件鎖只能通過FileChannel對(duì)象來使用
FileChannel fc = new FileOutputStream（".\\1.txt").getChannel();// 對(duì)文件加鎖
FileLock lock = fc.lock();// 對(duì)文件進(jìn)行一些讀寫操作// 釋放鎖
lock.release();

2.2.3 完整示例

public class FileLockDemo {public static void main(String[] args) throws IOException {String input = LocalDateTime.now().format(DateTimeFormatter.ofPattern("yyyy-MM-dd hh:mm:ss")) + " 測(cè)試\n";System.out.println("輸入：" + input);// 創(chuàng)建緩沖區(qū)，并存入數(shù)據(jù)ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(input.getBytes());// 文件路徑String filePathStr = "file/05.txt";Path path = Paths.get(filePathStr);// 文件通道FileChannel fc = FileChannel.open(path, StandardOpenOption.APPEND);// position位置if(fc.size()!=0){fc.position(fc.size() - 1);}// 文件鎖// 1、阻塞模式；默認(rèn)為獨(dú)占鎖FileLock lock = fc.lock();// 2、阻塞模式；共享鎖；只能讀，不能寫；寫時(shí)會(huì)拋異常// FileLock lock = fc.lock(0,Long.MAX_VALUE,true);// 3、非阻塞模式；默認(rèn)為獨(dú)占鎖；獲取不到鎖時(shí)，返回null，不阻塞// FileLock lock = fc.tryLock();// 4、非阻塞模式；共享鎖；只能讀，不能寫；寫時(shí)會(huì)拋異常// FileLock lock = fc.tryLock(0, Long.MAX_VALUE, true);System.out.println("是否為共享鎖：" + lock.isShared());// 把buf中的數(shù)據(jù)寫入文件通道fc.write(buf);// 關(guān)閉fc.close();System.out.println("寫操作完成！");// 讀取數(shù)據(jù)System.out.println("=========流讀取==========");readFileByStream(filePathStr);System.out.println("=========通道讀取==========");readFileByChannel(filePathStr);}/*** 流讀取* @param filePathStr* @throws IOException*/private static void readFileByStream(String filePathStr) throws IOException {FileReader fr = new FileReader(filePathStr);BufferedReader br = new BufferedReader(fr);String line = "";while((line = br.readLine()) !=null){System.out.println(line);}br.close();}/*** 通道讀取* @param filePathStr* @throws IOException*/private static void readFileByChannel(String filePathStr) throws IOException {FileInputStream fis = new FileInputStream(filePathStr);FileChannel fc = fis.getChannel();ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);int length = 0;while((length = fc.read(buf)) > 0 ){// buf.flip();System.out.println(new String(buf.array(),0,length));buf.clear();}fc.close();}
}

三、其它

3.1 Path

3.1.1 Path簡(jiǎn)介

• Java Path 接口是 Java NIO 更新的一部分，同 Java NIO 一起已經(jīng)包括在 Java6 和 Java7 中。Java Path 接口是在 Java7 中添加到 Java NIO 的。Path 接口位于java.nio.file 包中，所以 Path 接口的完全限定名稱為java.nio.file.Path
• Java Path 實(shí)例表示文件系統(tǒng)中的路徑。一個(gè)路徑可以指向一個(gè)文件或一個(gè)目錄。路徑可以是絕對(duì)路徑，也可以是相對(duì)路徑。絕對(duì)路徑包含從文件系統(tǒng)的根目錄到它指向的文件或目錄的完整路徑。相對(duì)路徑包含相對(duì)于其他路徑的文件或目錄的路徑
• 在許多方面，java.nio.file.Path 接口類似于 java.io.File 類，但是有一些差別。不過，在許多情況下，可以使用 Path 接口來替換 File 類的使用

3.1.2 創(chuàng)建Path實(shí)例

• 使用 java.nio.file.Path 實(shí)例必須創(chuàng)建一個(gè) Path 實(shí)例?？梢允褂?Paths 類 (java.nio.file.Paths) 中的靜態(tài)方法 Paths.get() 來創(chuàng)建路徑實(shí)例。Paths.get() 方法相當(dāng)于是 Path 實(shí)例的工廠方法

  Path path = Paths.get(".\\src\\main\\resources\\06.txt");
  

創(chuàng)建絕對(duì)路徑：

// windows系統(tǒng)
Path path1 = Paths.get("d:\\01.txt");// Linux、MacOS系統(tǒng)
Path path2 = Paths.get("/home/jakobjenkov/myfile.txt");

在 Java 字符串中， \是一個(gè)轉(zhuǎn)義字符，需要編寫\，告訴 Java 編譯器在字符串中寫入一個(gè)\字符。如果在 Windows 機(jī)器上使用了從/開始的路徑，那么路徑將被解釋為相對(duì)于當(dāng)前驅(qū)動(dòng)器

創(chuàng)建相對(duì)路徑：

• 使用 Paths.get(basePath，relativePath)方法創(chuàng)建一個(gè)相對(duì)路徑

// 相對(duì)路徑：d:\abc\xyz
Path path2 = Paths.get("d:\\abc", "xyz");
// 相對(duì)路徑：d:\abc\xyz\03.txt
Path path3 = Paths.get("d:\\abc", "xyz\\03.txt");

3.2 Files

• Java NIO Files 類(java.nio.file.Files)提供了幾種操作文件系統(tǒng)中的文件的方法。通常與java.nio.file.Path 實(shí)例一起工作

常用方法：

Modifier and Type	Method and Description
static long	copy(InputStream in, Path target, CopyOption... options)將輸入流中的所有字節(jié)復(fù)制到文件。
static long	copy(Path source, OutputStream out)將文件中的所有字節(jié)復(fù)制到輸出流。
static Path	copy(Path source, Path target, CopyOption... options)將文件復(fù)制到目標(biāo)文件。
static Path	createDirectories(Path dir, FileAttribute<?>... attrs)首先創(chuàng)建所有不存在的父目錄來創(chuàng)建目錄。
static Path	createDirectory(Path dir, FileAttribute<?>... attrs)創(chuàng)建一個(gè)新的目錄。
static Path	createFile(Path path, FileAttribute<?>... attrs)創(chuàng)建一個(gè)新的和空的文件，如果該文件已存在失敗。
static Path	walkFileTree(Path start, FileVisitor<? super Path> visitor)走一個(gè)文件樹。
static Path	walkFileTree(Path start, Set<FileVisitOption> options, int maxDepth, FileVisitor<? super Path> visitor)走一個(gè)文件樹。

3.2.1 Files.createDirectory()

• Files.createDirectory()方法，用于根據(jù) Path 實(shí)例創(chuàng)建一個(gè)新目錄

    @Testpublic void testCreateDirectory() {// createDirectoryPath path = Paths.get("./src/main/resources/abc");// 創(chuàng)建能目錄try {Files.createDirectory(path);}catch (FileAlreadyExistsException e) {System.out.println("目錄已存在"+ e);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}

第一行創(chuàng)建表示要?jiǎng)?chuàng)建的目錄的 Path 實(shí)例。在 try-catch 塊中，用路徑作為參數(shù)調(diào)用Files.createDirectory()方法。如果創(chuàng)建目錄成功，將返回一個(gè) Path 實(shí)例，該實(shí)例指向新創(chuàng)建的路徑。

如果該目錄已經(jīng)存在，則是拋出一個(gè) java.nio.file.FileAlreadyExistsException。如果出現(xiàn)其他錯(cuò)誤，可能會(huì)拋出 IOException。例如，如果想要的新目錄的父目錄不存在，則可能會(huì)拋出 IOException

3.2.2 Files.copy()

• copy(InputStream in, Path target, CopyOption... options)將輸入流中的所有字節(jié)復(fù)制到文件。

不覆蓋：

• 從一個(gè)路徑拷貝一個(gè)文件到另外一個(gè)目錄如果目標(biāo)文件已經(jīng)存在，則拋出一個(gè) java.nio.file.FileAlreadyExistsException 異常。如果有其他錯(cuò)誤，則會(huì)拋出一個(gè) IOException。例如，如果將該文件復(fù)制到不存在的目錄，則會(huì)拋出 IOException

          Path path1 = Paths.get(".\\src\\main\\resources\\1.wav");Path path2 = Paths.get(".\\src\\main\\resources\\abc\\1.wav");try {Path copy = Files.copy(path1, path2);} catch (FileAlreadyExistsException e) {// 目錄已存在} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}
  

覆蓋：

• **Path copy = Files.copy(path1, path2, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);**如果目標(biāo)文件已經(jīng)存在，這個(gè)參數(shù)指示 copy() 方法覆蓋現(xiàn)有的文件

3.2.3 Files.move()

• 移動(dòng)文件 或者 重命名，move() 之后原文件不存在。Files.move()的第三個(gè)參數(shù)。這個(gè)參數(shù)告訴 Files.move()方法來覆蓋目標(biāo)路徑上的任何現(xiàn)有文件

    @Testpublic void testMove() {Path path1 = Paths.get("./src/main/resources/01.txt");Path path2 = Paths.get("./src/main/resources/11.txt");try {Path move = Files.move(path1, path2);} catch (FileAlreadyExistsException e) {// 文件已存在} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}

3.2.4 Files.delete()

• 刪除一個(gè)文件或者目錄

    @Testpublic void testDelete() {Path path = Paths.get("./src/main/resources/01.txt");try {Files.delete(path);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}

3.2.5 Files.walkFileTree()

• Files.walkFileTree() 方法包含遞歸遍歷目錄樹功能，將 Path 實(shí)例和 FileVisitor 作為參數(shù)。Path 實(shí)例指向要遍歷的目錄，FileVisitor 在遍歷期間被調(diào)用

• FileVisitor 是一個(gè)接口，必須自己實(shí)現(xiàn) FileVisitor 接口，并將實(shí)現(xiàn)的實(shí)例傳遞給 walkFileTree() 方法。在目錄遍歷過程中，FileVisitor 實(shí)現(xiàn)的每個(gè)方法都將被調(diào)用。如果不需要實(shí)現(xiàn)所有這些方法，那么可以擴(kuò)展 SimpleFileVisitor 類，它包含F(xiàn)ileVisitor 接口中所有方法的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)（適配器模式）

• FileVisitor 接口的方法中，每個(gè)都返回一個(gè) FileVisitResult 枚舉實(shí)例。

  FileVisitResult 枚舉包含以下四個(gè)選項(xiàng):

  • CONTINUE：繼續(xù)
  • TERMINATE：終止
  • SKIP_SIBLING：跳過同級(jí)
  • SKIP_SUBTREE：跳過子級(jí)

		@Testpublic void walkFileTree(){// 要查找的目錄范圍Path path = Paths.get("./src/main/resources");// 要查找的目標(biāo)文件//String findFile = File.separator + "03.txt";String findFile = "01.txt";// 是否找到final boolean[] isExist = {false};try {Path path1 = Files.walkFileTree(path, new SimpleFileVisitor<Path>() {/*** 重載內(nèi)部類方法* @param file* @param attrs* @return* @throws IOException*/@Overridepublic FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {String fileString = file.toAbsolutePath().toString();// 如果目標(biāo)文件和路徑結(jié)尾相等，即為找到if (fileString.endsWith(findFile)) {// 把查找標(biāo)記為trueisExist[0] = true;System.out.println("文件已找到！路徑為：" + fileString);// 中止退出return FileVisitResult.TERMINATE;}// 繼續(xù)下次查找return FileVisitResult.CONTINUE;}});if(!isExist[0]){System.out.println("沒有找到！");}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}

3.3 AsynchronousFileChannel

在 Java 7 中，Java NIO 中添加了 AsynchronousFileChannel，也就是是異步地將數(shù)據(jù)寫入文件。

3.3.1 創(chuàng)建AsynchronousFileChannel

• 通過靜態(tài)方法 open()創(chuàng)建，AsynchronousFileChannel.open(path,StandardOpenOption.READ);

// 1、得到文件路徑
Path path = Paths.get(".\\src\\main\\resources\\03.txt");
// 2、創(chuàng)建AsynchronousFileChannel
AsynchronousFileChannel afc = null;
try {afc = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}

3.3.2 通過Future讀取數(shù)據(jù)

**abstract Future<Integer> read(ByteBuffer dst, long position)**從給定的文件位置開始，從該通道讀取一個(gè)字節(jié)序列到給定的緩沖區(qū)。

    @Testpublic void testReadAsyncFileChannel() throws IOException {// 1、得到文件路徑Path path = Paths.get("./src/main/resources/03.txt");// 2、創(chuàng)建AsynchronousFileChannelAsynchronousFileChannel afc = null;try {afc = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 3、創(chuàng)建緩沖區(qū)ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);// 4、把通道中的數(shù)據(jù)讀到緩沖區(qū)，得到FutureFuture<Integer> future = afc.read(buf, 0);// 5、判斷是否讀取完成while (!future.isDone()) {}// 6、輸出buf.flip();System.out.println(new String(buf.array(), 0, buf.limit()));buf.clear();// 7、關(guān)閉afc.close();}

1. 創(chuàng)建了一個(gè) AsynchronousFileChannel
2. 創(chuàng)建一個(gè) ByteBuffer，它被傳遞給 read() 方法作為參數(shù)，以及一個(gè) 0 的位置
3. 在調(diào)用 read() 之后，循環(huán)，直到返回的 isDone()方法返回 true
4. 讀取操作完成后，數(shù)據(jù)讀取到 ByteBuffer 中，然后打印到 System.out 中

3.3.3 通過CompletionHandler讀取數(shù)據(jù)

**abstract <A> void read(ByteBuffer dst, long position, A attachment, CompletionHandler<Integer,? super A> handler)**從給定的文件位置開始，從該通道讀取一個(gè)字節(jié)序列到給定的緩沖區(qū)。

    @Testpublic void testCompletionHandlerRead() {// 1、得到文件路徑Path path = Paths.get("./src/main/resources/03.txt");// 2、創(chuàng)建AsynchronousFileChannelAsynchronousFileChannel afc = null;try {afc = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 3、創(chuàng)建緩沖區(qū)ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);// 4、把通道中的數(shù)據(jù)讀到緩沖區(qū)afc.read(buf, 0, buf, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {/*** 讀取完成* @param result* @param attachment*/@Overridepublic void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {System.out.println("讀取到：" + result);attachment.flip();System.out.println(new String(attachment.array(),0,attachment.limit()));attachment.clear();}/*** 讀取失敗* @param exc* @param attachment*/@Overridepublic void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {System.out.println("讀取失敗！");}});}

1. 讀取操作完成，將調(diào)用 CompletionHandler 的 completed() 方法
2. 對(duì)于 completed() 方法的參數(shù)傳遞一個(gè)整數(shù)，它告訴我們讀取了多少字節(jié)，以及傳遞給 read() 方法的“附件”?！案郊笔?read()方法的第三個(gè)參數(shù)。在本代碼中，它是 ByteBuffer，數(shù)據(jù)也被讀取
3. 如果讀取操作失敗，則將調(diào)用 CompletionHandler 的 failed() 方法

3.3.4 通過Future寫數(shù)據(jù)

    @Testpublic void testWriteAsyncFileFuture() throws IOException {// 1、得到文件路徑Path path = Paths.get("./src/main/resources/04.txt");// 2、創(chuàng)建AsynchronousFileChannelAsynchronousFileChannel afc = null;try {afc = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.WRITE);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 3、創(chuàng)建緩沖區(qū)//        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);//        buf.put("測(cè)試abc".getBytes());//        buf.flip();ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap("測(cè)試testWriteAsyncFileFuture".getBytes());// 4、把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入通道，得到FutureFuture<Integer> future = afc.write(buf, 0);// 5、判斷是否寫入完成while (!future.isDone()) {}// 6、輸出System.out.println("寫入完成！");// 7、關(guān)閉afc.close();}

• AsynchronousFileChannel 以寫模式打開
• 創(chuàng)建一個(gè) ByteBuffer，并將一些數(shù)據(jù)寫入其中
• ByteBuffer 中的數(shù)據(jù)被寫入到文件中
• 檢查返回的 Future，以查看寫操作完成時(shí)的情況

注意，文件必須已經(jīng)存在。如果該文件不存在，那么 write()方法將拋出一個(gè)

java.nio.file.NoSuchFileException

3.3.5 通過CompletionHandler寫數(shù)據(jù)

    @Testpublic void testWriteAsyncFileCompletion() {// 1、得到文件路徑Path path = Paths.get("./src/main/resources/04.txt");// 2、創(chuàng)建AsynchronousFileChannelAsynchronousFileChannel afc = null;try {afc = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.WRITE);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}// 3、創(chuàng)建緩沖區(qū)ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);buf.put("測(cè)試testWriteAsyncFileCompletion".getBytes());buf.flip();// 4、把緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫入通道afc.write(buf, 0, null, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {/*** 寫入完成* @param result* @param attachment*/@Overridepublic void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {System.out.println("寫入：" + result);}/*** 寫入失敗* @param exc* @param attachment*/@Overridepublic void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {System.out.println("寫入失敗！");}});}

• 寫操作完成時(shí)，將會(huì)調(diào)用 CompletionHandler 的 completed()方法
• 如果寫失敗，則會(huì)調(diào)用 failed()方法

3.4 字符集（Charset）

    public static void main(String[] args) throws CharacterCodingException {// 1、獲取Charset對(duì)象Charset charset = Charset.forName("utf8");// 2、建立緩沖區(qū)，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);buf.put("測(cè)試abc");buf.flip();// 3、獲取新的編碼器CharsetEncoder charsetEncoder = charset.newEncoder();// 4、編碼ByteBuffer byteBuffer = charsetEncoder.encode(buf);System.out.println("編碼后：");for (int i = 0; i < byteBuffer.limit(); i++) {System.out.println(byteBuffer.get());}// 5、獲取新的解碼器byteBuffer.flip();CharsetDecoder charsetDecoder = charset.newDecoder();CharBuffer decoderBuf = charsetDecoder.decode(byteBuffer);System.out.println("解碼后：");System.out.println(decoderBuf);// 7、用其它字符格式解碼Charset gbkChar = Charset.forName("gbk");byteBuffer.flip();System.out.println("使用其他編碼進(jìn)行解碼：");System.out.println(gbkChar.decode(byteBuffer));// 8、獲取Charset所支持的字符編碼Map<String, Charset> scssm = Charset.availableCharsets();Set<Map.Entry<String, Charset>> entries = scssm.entrySet();for (Map.Entry<String, Charset> entry : entries) {System.out.println(entry + " : " + entry.getValue());}}

四、多人聊天室

4.1 服務(wù)端

超過 timeout 毫秒沒有連接，關(guān)閉服務(wù)端

public class ChatServer {public static void main(String[] args) throws IOException {new ChatServer().startServer();}/*** 服務(wù)器端啟動(dòng)的方法*/public void startServer() throws IOException {// 1、創(chuàng)建Selector選擇器Selector selector = Selector.open();// 2、創(chuàng)建服務(wù)端通道ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();// 3、為channel通道綁定端口、設(shè)置為非阻塞模式serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8000));serverSocketChannel.configureBlocking(false);// 4、把channel通道注冊(cè)到選擇器serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println("服務(wù)器已啟動(dòng)成功！");// 5、循環(huán)查詢就緒狀態(tài)while(selector.select() > 0){// 6、得到選擇鍵集合，并遍歷Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();for (SelectionKey sk : selectionKeys) {// 6.1、可接收狀態(tài)：表示服務(wù)端已做好準(zhǔn)備，可以接收客戶的連接了if(sk.isAcceptable()){// 處理可接收時(shí)的操作acceptOperator(serverSocketChannel,selector);}// 6.2、可讀狀態(tài)：表示客戶端已發(fā)送完畢，可以在服務(wù)端讀取數(shù)據(jù)了if(sk.isReadable()){// 處理可讀時(shí)的操作readOperator(selector,sk);}}// 清理選擇鍵集合：為下次輪詢查詢做準(zhǔn)備selectionKeys.clear();}}/*** 可接收狀態(tài)時(shí)的處理操作* @param serverSocketChannel 服務(wù)端通道* @param selector 選擇器* @throws IOException*/private static void acceptOperator(ServerSocketChannel serverSocketChannel,Selector selector) throws IOException {// 1、獲取客戶端通道 SocketChannelSocketChannel sc = serverSocketChannel.accept();// 2、設(shè)置為非阻塞模式sc.configureBlocking(false);// 3、把通道注冊(cè)到選擇器上，監(jiān)聽可讀狀態(tài)sc.register(selector,SelectionKey.OP_READ);// 4、回復(fù)客戶端ByteBuffer replyStr = Charset.forName("utf8").encode("歡迎進(jìn)入聊天室！");sc.write(replyStr);}/*** 可讀狀態(tài)時(shí)的處理操作* @param selector 選擇器* @param sk 選擇鍵* @throws IOException*/private static void readOperator(Selector selector,SelectionKey sk) throws IOException {// 1、從選擇鍵SelectionKey獲取已經(jīng)就緒的客戶端通道SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) sk.channel();// 2、創(chuàng)建BufferByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);// 3、循環(huán)讀取客戶端消息String message = "";while(socketChannel.read(buf) > 0){// 切換buf讀寫模式// 調(diào)用 flip()方法會(huì)將 position 設(shè)回 0，并將 limit 設(shè)置成之前 position 的值：即readLengthbuf.flip();message += Charset.forName("utf8").decode(buf);}// 4、把通道再次注冊(cè)到選擇器，監(jiān)聽可讀狀態(tài)socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);// 5、把客戶端消息廣播到其它客戶端if(message.length() > 0){System.out.println(message);castOtherClient(message,selector,socketChannel);}}/*** 給其它客戶端廣播消息* @param message 消息* @param selector 選擇器* @param sc 自已的通道* @throws IOException*/private static void castOtherClient(String message,Selector selector,SocketChannel sc) throws IOException {// 1、獲取所有已經(jīng)接入的通道的選擇鍵Set<SelectionKey> keys = selector.keys();// 2、循環(huán)遍歷：找出除了自已之外的其它客戶端通道，并發(fā)送消息for (SelectionKey key : keys) {//System.out.println(key);// 獲取當(dāng)前選擇鍵的通道Channel targetChannel = key.channel();// 向除了自已之外的其它客戶端通道發(fā)送消息if(targetChannel instanceof SocketChannel && targetChannel != sc){// 發(fā)送消息((SocketChannel)targetChannel).write(Charset.forName("utf8").encode(message));}}}}

4.2 客戶端

• ChatClient.java

Scanner 會(huì)阻塞等待

public class ChatClient {/*** 啟動(dòng)方法*/public void startClient(String name) {System.out.print(name + "，你好，");SocketChannel sc = null;try {// 1、創(chuàng)建選擇器Selector selector = Selector.open();// 2、創(chuàng)建客戶端通道，連接服務(wù)端sc = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000));// 3、設(shè)置為非阻塞模式sc.configureBlocking(false);// 4、把通道注冊(cè)到選擇器sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);// 5、創(chuàng)建新線程，接收消息new Thread(new ClientThread(selector)).start();// 6、向服務(wù)端發(fā)送消息Scanner scanner = new Scanner(System.in);String msg = "";while (scanner.hasNextLine()) {msg = scanner.nextLine();if (msg.length() > 0) {sc.write(Charset.forName("utf8").encode(name + "：" + msg));}}} catch (IOException e) {//e.printStackTrace();} finally {// 關(guān)閉try {if (sc != null) {sc.close();}System.out.println("客戶端已關(guān)閉！");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}

• ClientThread.java

public class ClientThread implements Runnable{/*** 選擇器*/private Selector selector;/*** 構(gòu)造器* @param selector*/public ClientThread(Selector selector){this.selector = selector;}@Overridepublic void run() {try{while(selector.select() > 0){// 得到選擇鍵集合，并遍歷Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();for (SelectionKey sk : selectionKeys) {// 可讀狀態(tài)：表示可以讀取服務(wù)器端發(fā)送的數(shù)據(jù)了if(sk.isReadable()){// 處理可讀時(shí)的操作readOperator(selector,sk);}}// 清理選擇鍵集合：為下次輪詢查詢做準(zhǔn)備selectionKeys.clear();}}catch (IOException e){e.printStackTrace();}}/*** 可讀狀態(tài)時(shí)的處理操作* @param selector 選擇器* @param sk 選擇鍵* @throws IOException*/private void readOperator(Selector selector,SelectionKey sk) throws IOException {// 1、從選擇鍵SelectionKey獲取已經(jīng)就緒的客戶端通道SocketChannel sc = (SocketChannel) sk.channel();// 2、創(chuàng)建BufferByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);// 3、循環(huán)讀取客戶端消息String message = "";while(sc.read(buf) > 0){// 切換buf讀寫模式// 調(diào)用 flip()方法會(huì)將 position 設(shè)回 0，并將 limit 設(shè)置成之前 position 的值：即readLengthbuf.flip();message += Charset.forName("utf8").decode(buf);}// 4、把通道再次注冊(cè)到選擇器，監(jiān)聽可讀狀態(tài)。好像不用再次注冊(cè)sc.register(selector,SelectionKey.OP_READ);// 5、輸出消息if(message.length() > 0){System.out.println(message);}}
}

• 模擬聊天用戶，每個(gè)用戶是獨(dú)立的；startClient() 不能用靜態(tài)方法，否則將共用客戶端通道

  • 用戶A

    public class AClient {public static void main(String[] args) {new ChatClient().startClient("lucy");}}
    

  • 用戶B

    public class BClient {public static void main(String[] args) {new ChatClient().startClient("mack");}
    }