新的IO与NIO API详解

# 1. 简介

## 1.1 什么是IO和NIO
IO（Input/Output）是指输入输出，是计算机与外部世界进行数据交换的一种方式。而NIO（New Input/Output）是在JDK 1.4引入的一种更为灵活和高效的IO方式。

## 1.2 IO与NIO的区别
IO是面向流的，而NIO是面向缓冲区的。在IO中，数据是经过一个个字节或字符的顺序流动的；而在NIO中，数据是被放入一个缓冲区，然后由通道来处理。

## 1.3 为什么需要新的IO与NIO API
传统的IO API在处理大量并发请求时性能较低，需要新的IO与NIO API能够更好地支持高并发的网络通信和大规模数据处理。

以上是简要介绍，接下来我们将详细探讨IO与NIO的API以及它们之间的性能对比和应用场景。

# 2. IO API详解

IO API（Input/Output Application Programming Interface）是Java中用于实现输入和输出操作的基本类库。它由一系列类和接口组成，用于处理文件、网络通信等输入输出操作。

#### 2.1 InputStream与OutputStream

`InputStream`和`OutputStream`是用于字节流的输入和输出操作的抽象类。它们是所有字节输入流和输出流类的父类，提供了各种read和write方法来处理字节数据。

import java.io.*;

public class FileCopy {
    public static void copyFile(String source, String destination) throws IOException {
        try (InputStream in = new FileInputStream(source);
             OutputStream out = new FileOutputStream(destination)) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int length;
            while ((length = in.read(buffer)) > 0) {
                out.write(buffer, 0, length);
            }
        }
    }
}

**代码解释：** 上述代码使用`InputStream`和`OutputStream`来实现文件的复制操作。通过使用`FileInputStream`和`FileOutputStream`来读取和写入文件的字节，最后实现文件复制。

**代码总结：** 使用`InputStream`和`OutputStream`可以进行字节流的输入和输出操作，适用于处理二进制文件的读写。

**结果说明：** 通过该方法可以实现文件的复制操作，将源文件内容完整拷贝到目标文件中。

#### 2.2 Reader与Writer

`Reader`和`Writer`是用于字符流的输入和输出操作的抽象类。它们也是所有字符输入流和输出流类的父类，提供了read和write方法来处理字符数据。

import java.io.*;

public class FileReader {
    public static void readFile(String filePath) throws IOException {
        try (Reader reader = new FileReader(filePath)) {
            int data;
            while ((data = reader.read()) != -1) {
                System.out.print((char) data);
            }
        }
    }
}

**代码解释：** 上述代码使用`Reader`来读取文件的字符内容，并将其打印出来。通过使用`FileReader`来读取文件的字符数据。

**代码总结：** 使用`Reader`和`Writer`可以进行字符流的输入和输出操作，用于处理文本文件的读写。

**结果说明：** 通过该方法可以将指定文件的字符内容打印出来。

#### 2.3 File类与RandomAccessFile类

在IO API中，`File`类用于表示文件和目录的路径名，提供了各种方法来操作文件和目录。而`RandomAccessFile`类则提供了对文件的随机读写操作。

import java.io.*;

public class FileAccess {
    public static void getFileDetails(String filePath) {
        File file = new File(filePath);
        System.out.println("File name: " + file.getName());
        System.out.println("File exists: " + file.exists());
        System.out.println("File is directory: " + file.isDirectory());
        try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(filePath, "r")) {
            // Perform random access operations
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

**代码解释：** 上述代码使用`File`类获取文件信息，并使用`RandomAccessFile`类进行文件的随机读取操作。

**代码总结：** `File`类用于表示文件和目录的路径名，提供了丰富的操作方法；`RandomAccessFile`类则提供了对文件的随机读写操作，可以进行指定位置的读写操作。

**结果说明：** 通过该方法可以获取指定文件的名称、是否存在、是否为目录，并可以进行随机读写操作。

接下来详细介绍第三章节。

# 3. NIO API详解

NIO（New I/O）是JDK 1.4 引入的新的I/O API，它提供了针对高性能、可伸缩网络和文件I/O操作的支持。与传统的IO不同，NIO是面向缓冲区(Buffer)、通道(Channel)和选择器(Selector)的。下面我们将分别详细介绍NIO API的组成部分。

#### 3.1 Channel与Buffer

NIO的核心在于Channel和Buffer。Channel是双向的，可以通过它进行读取和写入，同时它可以异步地读写。而Buffer实际上是一个容器，它可以写入数据，然后可以通过Channel从Buffer读取数据。

// 创建一个FileChannel
FileInputStream fis = new FileInputStream("input.txt");
FileChannel channel = fis.getChannel();

// 创建一个Buffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

// 从Channel读取到Buffer
int bytesRead = channel.read(buffer);

// 从Buffer写入到Channel
buffer.flip();
channel.write(buffer);

在上面的例子中，我们创建了一个FileChannel，并且通过它读取和写入数据。同时，我们使用ByteBuffer作为Buffer，通过Channel读取数据到Buffer中，也可以将数据从Buffer写入到Channel中。

#### 3.2 Selector与SelectionKey

Selector是NIO的多路复用器，它可以同时监控多个Channel的IO状况。当一个Channel中的数据准备好进行IO操作时，Selector就会收到通知。而SelectionKey则代表了注册到Selector上的Channel和对应的IO操作事件。

// 创建一个Sele