Java NIO.2 回顾

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JAVA NIO.2

参考资料：NIO.2 入门，第 1 部分: 异步通道 API、NIO.2 入门，第 2 部分: 文件系统 API

  • Files
  • Paths
  • AsynchronousSocketChannel
  • AsynchronousServerSocketChannel
  • AsynchronousDatagramChannel
  • AsynchronousFileChannel

Files、Paths

  • Java 7中三个新的文件系统包

    • java.nio.file
    • java.nio.file.attribute
    • java.nio.file.spi

  • 最有用的类

    • java.nio.file.Files、java.nio.file.FileVisitor在特定目录按深度优先遍历算法来查询文件或目录，并可对每个查询结果执行用户实现的回调方法。
    • java.nio.file.Path、java.nio.file.WatchService允许“注册”来监视特定目录。如果在目录中发生了文件创建、修改或者删除操作，监视目录的应用程序将收到通知。

    • java.nio.attribute.*AttributeView允许查询此前对于Java用户隐藏的文件和目录属性，这些属性包括文件所所有 者及组权限，访问控制列表（ACL），以及扩展文件属性。

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      FileVisitor<Path> fileVisitor = new SimpleFileVisitor<Path>() {
        @Override
        public FileVisitResult preVisitDirectory(Path dir) {
          System.out.println("visit dir[" + dir + "]");
          return FileVisitResult.CONTINUE;
        }
        @Override
        public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attribs) {
          System.out.println("visi file[" + file + "]'s size=" + attribs.size());
          return FileVisitResult.CONTINUE;
        }
      }
      Files.walkFileTree(path, fileVisitor);

  • 目录监视

    WatchService API。

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    WatchService watchService = FileSystems.getDefault().newWatchService();
    File watchDirFile = new File("watchDir");
    Path watchDirPath = watchDirFile.toPath(); //FilesSystems.getDefault().getPath(watchDirFile.getPath())
    //Path watchDirPath = Paths.get("watchDir");
    WatchKey watchKey = watchDirPath.register(watchService, StandardWatchEventKind.ENTRY_CREATE, StandardWatchEventKind.ENTRY_MODIFY);
    //get watchkey
    WatchKey watchKey = watchService.take(); //blocking //watchService.poll()/watchService.poll(10,TimeUtil.SECONDS);
    for(WatchEvent<?> event : watchKey.pollEvents()) {
      System.out.println(event.kind() +" with " + event.context());
    }

  • 文件属性

    使用java.nio.file.attribute包中的类获取并设置文件属性。

    该包中有7个属性视图（AtrributeView)，其中一些特定于操作系统。

    • AclFileAttributeView与AclEntry

      允许设置和获取特定文件的ACL（Access Control List）及文件所有者属性。这些属性视图仅可用于Windows系统。

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      Path path = Paths.get("c:", "users", "download");
      UserPrincipal joe = path.getFileSystem().getUserPrincipalLookupService().lookupPrincipalByName("joe");
      //get view
      AclFileAttributeView view = Files.getFileAttributeView(path, AclFileAttributeView.class);
      //create ACE to give "joe" read access
      AclEntry entry = AclEntry.newBuilder().setType(AclEntryType.ALLOW)
        .setPrincipal(joe)
        .setPermissions(AclEntryPermission.READ_DATA, AclEntryPermission.READ_ATTRIBUTES)
        .build();
      //read ACL, insert ACE, re-write ACL
      List<AclEntry> acl = view.getAcl();
      acl.add(0, entry); //insert before any DENY entries
      view.setAcl(acl);

    • BasicFileAttributeView与BasicFileAttributes

      允许获取一系列“平常的”基本文件属性。其中readAttributes()方法返回一 个BasicFileAttributes实例，该实例包含最后修改时间、最后访问时间、创建时间、大小、以及文件属性等细节（常规文件、目录、符号链接、或者其他）。这一属性视图在所有平台上均可用。

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      Path path = Paths.get("attributeFile");
      BasicFileAttributeView basicView = Files.getFileAttributeView(path, BasicFileAttributeView.class);
      BasicFileAttribute basicAttribute = basiceView.readAttributes();
      FileTime newModTime = FileTime.fromMillis(basicAttribute.lastModifiedTime().toMillis() + 60000);
      basicView.setTimes(newModTime, null, null); // only update modifyTime

    • DosFileAttributeView与DosFileAttributes

      这一视图类允许您获取指定给 DOS 的属性。（您可能会猜想，这一视图仅用于 Windows 系统。）其 readAttributes() 方法返回一个 DosFileAttributes 实例，该实例包含有问题的文件是否为只读、隐藏、系统文件、以及存档文件等细节信息。这一视图还包含针对每个属性的 set*(boolean) 方法。

    • FileOwnerAttributeView与UserPrincipal

      这一视图类允许您获取并设置特定文件的所有者。其getOwner()方法返回一个UserPrincipal，其getName()方法，返回所有者名字。该视图还提供setOwner(UserPrincipal)方法用于变更文件所有者。这一属性视图在所有平台上均可用。

    • PosixFileAttributeView与PosixFileAttributes

      允许获取并设置指定给POSIX（Portable Operationg System Interface）的属性。有关特定文件存储的信息。其readAttributes()方法返回一个包含有关这一文件的所有者、组所有者、以及这一文件许可（这些细节通常用UNIX　chmod命令设置）的PosixFileAttributes实例。这一视图还提供setOwner(UserPrincipal)、setGroup(GroupPrincipal)、以及setPermissions(Set<PosixFilePermission>)来修改这些属性。这一属性视图仅在UNIX系统上可用。

    • FileStoreAttributeView与FileStore

      允许您获取有关特定文件存储的信息。其 readAttributes() 方法返回一个包含文件存储的整个空间、未分配空间、以及已使用空间细节的 FileStoreSpaceAttributes 实例。这一视图在所有平台上都可用。

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      Path path = Paths.get("c:");
      FileStore fileStore = Files.getFileStore(path);
      fileStore.getTotalSpace(); 
      fileStore.getUnallocatedSpace();
      fileStore.getUsableSpace();
      fileStore.isReadOnly();
      fileStore.name();
      FileStoreAttributeView view = fileStore.getFileStoreAttributeView(FileStoreAttributeView.class);

    • UserDefinedFileAttributeView

      允许您获取并设置文件的扩展属性。这些属性跟其他的不同，它们只是名称值对，并可按需对其进行设置。如果想向文件增加一些隐藏的元数据，而不必修改文件内容，这就很有用了。通过list()方法，来返回相关扩展属性的名字列表。然后通过size(String name)返回属性值的大小，通过read(String name, ByteBuffer dst)来将属性值读取到ByteBuffer中，通过write(String name, ByteBuffer source)方法来创建或者修改属性，通过delete(String name)来移除现有属性。

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      Path path = Paths.get("c:");
      UserDefinedFileAttributeView userView = Files.getFileAttributeView(path, UserDefinedFileAttributeView.class);
      List<String> attribList = userView.list();
      ByteBuffer attribValue = ByteBuffer.allocate(userView.size(attribName));
      userView.read(attribName, attribValue); //读取
      CharsetDecoder decoder = Charset.forName("utf-8").newDecoder();
      CharBuffer buffer = decoder.decode(attribValue);
      userView.write(attribName, attribValue);

异步通道

通道API提供2种对已启动异步操作的监测与控制机制。第一种是通过返回java.util.concurrent.Future对象来实现，它将会建模一个挂起操作，并可用于查询其状态以及获取结果。第二种通过传递给操作一个新类的对象java.nio.channels.CompletionHandler来完成，它会定义在操作完毕后所需要执行的内容。

  • 异步套接字通道及特性

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    AsynchronousServerSocketChannel server = AsynchronousServerSocketChannel.open();
    server.bind(new InetSocketServer(5555));

    //Future 
    Future<AsynchronousSocketChannel> acceptFuture = server.accept(); //立即返回
    //if(!future.isDone()) {
    //  future.cancel(true);
    //}
    while(!future.isDone()); //waiting
    AsynchronousSocketChannel worker = future.get();
    //AsynchronousSocketChannel worker = future.get(10, TimeUnit.SECONDS); //等待10秒
    // read a message from the client
    worker.read(readBuffer).get(10, TimeUnit.SECONDS);
    System.out.println("Message: " + new String(readBuffer.array()));

    //CompletionHandler，第一个参数为accept返回值
    server.accept(null, new CompletionHandler(AsynchronousSocketChannel, Void) {
      public void completed(AsynchronousSocketChannel ch, Void att) {
       server.accept(null, this); //accept the next connection
        //handle this connection
        handle(ch);
      }
      public void failed(Throwable exc, Void att) {
        //...
      }
    });
    //client
    AsynchronousSocketChannel client = AsynchronousSocketChannel.open();
    client.connect(server.getLocalAddress());
    ByteBuffer message = ByteBuffer.wrap("ping".getBytes());
    int writeLength = client.write(message).get();

  • 异步文件

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    AsynchronousFileChannel fileChannel = AsynchronousFileChannel.open(Paths.get("afile"), StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.DELETE_ON_CLOSE);

    fileChannel.write(ByteBuffer.wrap(bytes), 0, "Write operation 1", new CompletionHandler<Integer, Object>() {
      @Override
      public void completed(Integer result, Object attachment) {
        System.out.println(attachement + " completed with " + result + " bytes Written");
      }
      
      @Override
      public void failed(Throwable e, Object attachement) {
        System.err.println(attachment +" fialed with:");
        e.printStackTrace();
      }
    });

  • 异步通道组

    每个异步通道都属于一个通道组，它们共享一个Java线程池，该线程池用于完成启动的异步I/O操作。
    默认情况下，具有 open() 方法的通道属于一个全局通道组，可利用如下系统变量对其进行配置：

    • java.nio.channels.DefaultThreadPool.threadFactory，其不采用默认设置，而是定义一个 java.util.concurrent.ThreadFactory
    • java.nio.channels.DefaultThreadPool.initialSize，指定线程池的初始规模

    java.nio.channels.AsynchronousChannelGroup 中的三个实用方法提供了创建新通道组的方法：

  • withCachedThreadPool()

  • withFixedThreadPool()

  • withThreadPool()

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    AsynchronousChannelGroup tenThreadGroup = AsynchronousChannelGroup.withFixedThreadPool(10, Executors.defaultThreadFactory());
    AysnchronousChannelGroup tenThreadGroup2 = AsynchronousChannelGroup.withCachedThreadPool(Executors.newCachedThreadPool(), 10);
    //使用 tenThreadGroup 而不是默认通道组来获取线程
    AsynchronousServerSocketChannel channel = 
        AsynchronousServerSocketChannel.open(tenThreadGroup);

    利用通道组来控制线程关闭

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    channel.accept(null, completionHandler);
    if(!tenThreadGroup.isShutdown()) {
      tenThreadGroup.shutdown();
    }
    if(!tenThreadGroup.isTerminated()) {
      tenThreadGroup.shutdownNow();
    }
    tenThreadGroup.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS);

    AsynchronousFileChannel的open()方法使用ExecutorService而不是AsynchronousChannelGroup来实现定制的线程池。

  • 异步数据报通道与多播

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