nio新特性（Java NIO与IO的区别和比较）

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• Java NIO与IO的区别和比较
• java se8的新特性有哪些

Java NIO与IO的区别和比较

J2SE1.4以上版本中发布了全新的I/O类库。本文将通过一些实例来简单介绍NIO库提供的一些新特性：非阻塞I/O，字符转换，缓冲以及通道。
一. 介绍NIO
NIO包（java.nio.*）引入了四个关键的抽象数据类型，它们共同解决传统的I/O类中的一些问题。
1． Buffer：它是包含数据且用于读写的线形表结构。其中还提供了一个特殊类用于内存映射文件的I/O操作。
2． Charset：它提供Unicode字符串影射到字节序列以及逆影射的操作。
3． Channels：包含socket，file和pipe三种管道，它实际上是双向交流的通道。
4． Selector：它将多元异步I/O操作集中到一个或多个线程中（它可以被看成是Unix中select（）函数或Win32中WaitForSingleEvent（）函数的面向对象版本）。
二. 回顾传统
在介绍NIO之前，有必要了解传统的I/O操作的方式。以网络应用为例，传统方式需要监听一个ServerSocket，接受请求的连接为其提供服务（服务通常包括了处理请求并发送响应）图一是服务器的生命周期图，其中标有粗黑线条的部分表明会发生I/O阻塞。
图一
可以分析创建服务器的每个具体步骤。首先创建ServerSocket
ServerSocket server=new ServerSocket（10000）；
然后接受新的连接请求
Socket newConnection=server.accept（）；
对于accept方法的调用将造成阻塞，直到ServerSocket接受到一个连接请求为止。一旦连接请求被接受，服务器可以读客户socket中的请求。
InputStream in = newConnection.getInputStream();
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in);
BufferedReader buffer = new BufferedReader(reader);
Request request = new Request();
while(!request.isComplete()) {
String line = buffer.readLine();
request.addLine(line);
}
这样的操作有两个问题，首先BufferedReader类的readLine（）方法在其缓冲区未满时会造成线程阻塞，只有一定数据填满了缓冲区或者客户关闭了套接字，方法才会返回。其次，它回产生大量的垃圾，BufferedReader创建了缓冲区来从客户套接字读入数据，但是同样创建了一些字符串存储这些数据。虽然BufferedReader内部提供了StringBuffer处理这一问题，但是所有的String很快变成了垃圾需要回收。
同样的问题在发送响应代码中也存在
Response response = request.generateResponse();
OutputStream out = newConnection.getOutputStream();
InputStream in = response.getInputStream()；
int ch；
while(-1 != (ch = in.read())) {
out.write(ch);
}
newConnection.close();
类似的，读写操作被阻塞而且向流中一次写入一个字符会造成效率低下，所以应该使用缓冲区，但是一旦使用缓冲，流又会产生更多的垃圾。
传统的解决方法
通常在Java中处理阻塞I/O要用到线程（大量的线程）。一般是实现一个线程池用来处理请求，如图二
图二
线程使得服务器可以处理多个连接，但是它们也同样引发了许多问题。每个线程拥有自己的栈空间并且占用一些CPU时间，耗费很大，而且很多时间是浪费在阻塞的I/O操作上，没有有效的利用CPU。
三. 新I/O
1． Buffer
传统的I/O不断的浪费对象资源（通常是String）。新I/O通过使用Buffer读写数据避免了资源浪费。Buffer对象是线性的，有序的数据集合，它根据其类别只包含唯一的数据类型。
java.nio.Buffer 类描述
java.nio.ByteBuffer 包含字节类型。 可以从ReadableByteChannel中读在 WritableByteChannel中写
java.nio.MappedByteBuffer 包含字节类型，直接在内存某一区域映射
java.nio.CharBuffer 包含字符类型，不能写入通道
java.nio.DoubleBuffer 包含double类型，不能写入通道
java.nio.FloatBuffer 包含float类型
java.nio.IntBuffer 包含int类型
java.nio.LongBuffer 包含long类型
java.nio.ShortBuffer 包含short类型
可以通过调用allocate(int capacity)方法或者allocateDirect(int capacity)方法分配一个Buffer。特别的，你可以创建MappedBytesBuffer通过调用FileChannel.map(int mode,long position,int size)。直接（direct）buffer在内存中分配一段连续的块并使用本地访问方法读写数据。非直接(nondirect)buffer通过使用Java中的数组访问代码读写数据。有时候必须使用非直接缓冲例如使用任何的wrap方法（如ByteBuffer.wrap(byte)）在Java数组基础上创建buffer。
2． 字符编码
向ByteBuffer中存放数据涉及到两个问题：字节的顺序和字符转换。ByteBuffer内部通过ByteOrder类处理了字节顺序问题，但是并没有处理字符转换。事实上，ByteBuffer没有提供方法读写String。
Java.nio.charset.Charset处理了字符转换问题。它通过构造CharsetEncoder和CharsetDecoder将字符序列转换成字节和逆转换。
3． 通道(Channel)
你可能注意到现有的java.io类中没有一个能够读写Buffer类型，所以NIO中提供了Channel类来读写Buffer。通道可以认为是一种连接，可以是到特定设备，程序或者是网络的连接。通道的类等级结构图如下
图三
图中ReadableByteChannel和WritableByteChannel分别用于读写。
GatheringByteChannel可以从使用一次将多个Buffer中的数据写入通道，相反的，ScatteringByteChannel则可以一次将数据从通道读入多个Buffer中。你还可以设置通道使其为阻塞或非阻塞I/O操作服务。
为了使通道能够同传统I/O类相容，Channel类提供了静态方法创建Stream或Reader
4． Selector
在过去的阻塞I/O中，我们一般知道什么时候可以向stream中读或写，因为方法调用直到stream准备好时返回。但是使用非阻塞通道，我们需要一些方法来知道什么时候通道准备好了。在NIO包中，设计Selector就是为了这个目的。SelectableChannel可以注册特定的事件，而不是在事件发生时通知应用，通道跟踪事件。然后，当应用调用Selector上的任意一个selection方法时，它查看注册了的通道看是否有任何感兴趣的事件发生。图四是selector和两个已注册的通道的例子
图四
并不是所有的通道都支持所有的操作。SelectionKey类定义了所有可能的操作位，将要用两次。首先，当应用调用SelectableChannel.register(Selector sel,int op)方法注册通道时，它将所需操作作为第二个参数传递到方法中。然后，一旦SelectionKey被选中了，SelectionKey的readyOps()方法返回所有通道支持操作的数位的和。SelectableChannel的validOps方法返回每个通道允许的操作。注册通道不支持的操作将引发IllegalArgumentException异常。下表列出了SelectableChannel子类所支持的操作。
ServerSocketChannel OP_ACCEPT
SocketChannel OP_CONNECT, OP_READ, OP_WRITE
DatagramChannel OP_READ, OP_WRITE
Pipe.SourceChannel OP_READ
Pipe.SinkChannel OP_WRITE
四. 举例说明
1． 简单网页内容下载
这个例子非常简单，类SocketChannelReader使用SocketChannel来下载特定网页的HTML内容。
package examples.nio;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.io.IOException;
public class SocketChannelReader{
private Charset charset=Charset.forName("UTF-8");//创建UTF-8字符集
private SocketChannel channel;
public void getHTMLContent(){
try{
connect();
sendRequest();
readResponse();
}catch(IOException e){
System.err.println(e.toString());
}finally{
if(channel!=null){
try{
channel.close();
}catch(IOException e){}
}
}
}
private void connect()throws IOException{//连接到CSDN
InetSocketAddress socketAddress=
***隐藏网址***
channel=SocketChannel.open(socketAddress);
//使用工厂方法open创建一个channel并将它连接到指定地址上
//相当与SocketChannel.open().connect(socketAddress);调用
}
private void sendRequest()throws IOException{
channel.write(charset.encode("GET "
+"/document"
+"\r\n\r\n"));//发送GET请求到CSDN的文档中心
//使用channel.write方法，它需要CharByte类型的参数，使用
//Charset.encode(String)方法转换字符串。
}
private void readResponse()throws IOException{//读取应答
ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);//创建1024字节的缓冲
while(channel.read(buffer)!=-1){
buffer.flip();//flip方法在读缓冲区字节操作之前调用。
System.out.println(charset.decode(buffer));
//使用Charset.decode方法将字节转换为字符串
buffer.clear();//清空缓冲
}
}
public static void main(String args){
new SocketChannelReader().getHTMLContent();
}
2． 简单的加法服务器和客户机
服务器代码
package examples.nio;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.IntBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.io.IOException;
/**
* SumServer.java
*
*
* Created: Thu Nov 06 11:41:52 2003
*
* @author starchu1981
* @version 1.0
*/
public class SumServer {
private ByteBuffer _buffer=ByteBuffer.allocate(8);
private IntBuffer _intBuffer=_buffer.asIntBuffer();
private SocketChannel _clientChannel=null;
private ServerSocketChannel _serverChannel=null;
public void start(){
try{
openChannel();
waitForConnection();
}catch(IOException e){
System.err.println(e.toString());
}
}
private void openChannel()throws IOException{
_serverChannel=ServerSocketChannel.open();
_serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(10000));
System.out.println("服务器通道已经打开");
}
private void waitForConnection()throws IOException{
while(true){
_clientChannel=_serverChannel.accept();
if(_clientChannel!=null){
System.out.println("新的连接加入");
processRequest();
_clientChannel.close();
}
}
}
private void processRequest()throws IOException{
_buffer.clear();
_clientChannel.read(_buffer);
int result=_intBuffer.get(0)+_intBuffer.get(1);
_buffer.flip();
_buffer.clear();
_intBuffer.put(0,result);
_clientChannel.write(_buffer);
}
public static void main(String args){
new SumServer().start();
}
} // SumServer
客户代码
package examples.nio;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.IntBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.io.IOException;
/**
* SumClient.java
*
*
* Created: Thu Nov 06 11:26:06 2003
*
* @author starchu1981
* @version 1.0
*/
public class SumClient {
private ByteBuffer _buffer=ByteBuffer.allocate(8);
private IntBuffer _intBuffer;
private SocketChannel _channel;
public SumClient() {
_intBuffer=_buffer.asIntBuffer();
} // SumClient constructor
public int getSum(int first,int second){
int result=0;
try{
_channel=connect();
sendSumRequest(first,second);
result=receiveResponse();
}catch(IOException e){System.err.println(e.toString());
}finally{
if(_channel!=null){
try{
_channel.close();
}catch(IOException e){}
}
}
return result;
}
private SocketChannel connect()throws IOException{
InetSocketAddress socketAddress=
new InetSocketAddress("localhost",10000);
return SocketChannel.open(socketAddress);
}
private void sendSumRequest(int first,int second)throws IOException{
_buffer.clear();
_intBuffer.put(0,first);
_intBuffer.put(1,second);
_channel.write(_buffer);
System.out.println("发送加法请求 "+first+"+"+second);
}
private int receiveResponse()throws IOException{
_buffer.clear();
_channel.read(_buffer);
return _intBuffer.get(0);
}
public static void main(String args){
SumClient sumClient=new SumClient();
System.out.println("加法结果为 :"+sumClient.getSum(100,324));
}
} // SumClient
3． 非阻塞的加法服务器
首先在openChannel方法中加入语句
_serverChannel.configureBlocking(false);//设置成为非阻塞模式
重写WaitForConnection方法的代码如下，使用非阻塞方式
private void waitForConnection()throws IOException{
Selector acceptSelector = SelectorProvider.provider().openSelector();
/*在服务器套接字上注册selector并设置为接受accept方法的通知。
这就告诉Selector，套接字想要在accept操作发生时被放在ready表
上，因此，允许多元非阻塞I/O发生。*/
SelectionKey acceptKey = ssc.register(acceptSelector,
SelectionKey.OP_ACCEPT);
int keysAdded = 0;

java se8的新特性有哪些

java se8新特性如下：
Java Programming Language
1、lambda expressions，一个新的语言特性，它可以将功能作为方法的参数or代码作为数据，它使你表达单一方法接口的实例更加简洁。
2、对已经有方法名的方法提供一个更加可读的lambda expressions为方法的引用。
3、默认方法使新的功能添加到库的接口，确保与旧版本的接口编写的代码的二进制兼容
4、重复注解提供不止一次应用同样的注解类型
5、类型注解提供应用注解的能力，任何一个类型的使用，不仅在声明上使用。用于一个可插拔式的系统，此功能提高你代码的类型检查。
6、提高类型的推断
7、方法参数的反射
Collections
1、新的java.util.stream包，提供了stream api支持流元素上的功能性操作。stream api集成到collections api中，使用批量操作，如串行or并行 map-reduce 转换。
2、使用key collisions改进HashMap的性能
compact profiles
包含java SE平台预定义的子集和使不需要整个平台被部署和运行在小型设备中的应用
security

1、客户端默认启用TLS1.2
2、新的AccessController.doPrivileged,用代码断言它的privileges的子集，没有防止全栈遍历时检查其他权限
3、更强的基于密码的加密算法
4、SSL/TLS SNI扩展在JSSE服务器中支持
5、支持AEAD算法：SunJCE提供增强的支持AES / GCM / nopadding密码的实现以及GCM算法参数，SunJSSE提供基于密码套件的AEAD模式增强
6、keystore增强，包含新的keystore类型java.security.DomainLoadStoreParameter,和新的命令行选项-importpassword
7、SHA-224 Message Digests
8、NSA Suite B加密支持
9、更好的支持High Entropy 随机数生成
10、新的java.security.cert.PKIXRevocationChecker类为配置撤销X.509证书
11、win下64-bit PKCS11
12、新的rcache 类型在Kerberos 5 Replay Caching
13、支持Kerberos 5协议转换和约束代理
14、默认禁用Kerberos 5弱的加密
15、未绑定SASL为GSS-API/Kerberos 5机制
16、多主机名下SASL服务
17、在Mac OS X上JNI桥接到native JGSS
18、在sunjsse提供更强的实力，EDH键的支持
19、在JSSE支持服务器端密码套件个性设置
JavaFX
1、新Modena theme实现
2、新SwingNode类容许开发者嵌套Swing内容到javaFX应用中
3、新UI Controls 包含DatePicker 和TreeTableView
4、javafx.print包为JavaFX提供公共printing API
5、三维图形特性，目前包含3D shapes、camera、lights、subscene、material、picking和antialiasing
6、WebView类提供的新功能和改进，支持更多关于HTML5的特性，Web Scokets，Web Workers和Web Fonts
7、增强文本的支持
8、支持Hi-DPI 显示
9、css样式类变成公共API
10、新的ScheduledService类允许自动重启服务
11、ARM平台可用JavaFX
tools
1、jjs命令调用Nashorn引擎
2、java命令允许JavaFX应用
3、java man page已经更新
4、jdeps命令行工具提供分析类文件
5、Java Management Extensions (JMX) 提供远程诊断命令
6、jarsiger工具可选，从TSA请求签名时间抽
7、javac tool
7.1、-parameters选项存储正式的参数名和反射API检索正式参数的名称
7.2、JLS 15.21相等操作的类型规则通过javac命令正确的执行
7.3、javac工具现在支持检查javadoc注释的内容，该特性通过-Xdoclint选项
7.4、javac工具现在提供生成native header的能力。移除javah工具，通过javac的-h选项使用
8、javadoc tool
8.1、javadoc工具支持新DocTree API
8.2、javadoc工具支持新的javadoc 访问API，允许在java 应用直接调用javadoc 工具，没有执行新的进程
8.3、javadoc工具现在支持检查javadoc注释的内容，该特性通过-Xdoclint选项
Internationalization
1、unicode增强，支持unicode6.2.0
2、采用unicode CLDR数据和java.locale.providers 系统属性
3、新的Calendar和Locale APIs
4、安装一个自定义的资源包作为一个扩展的能力
Deployment
1、对sandbox applet和 java web start app，URLPermission现在是用来允许连接到服务器从它们启动完成后。SocketPermission不再授权
2、在所有安全级别，在主要jar文件的jar文件的manifest中必须给定权限属性
Date-Time Package
一个新的软件包，提供更加全面的日期-时间模型
Scripting
Nashorn js 引擎
Pack200
1、Pack200支持常量池条目和由JSR 292引入了新的字节码
2、JDK8支持由JSR-292, JSR-308 and JSR-335指定类文件的变化
IO and NIO
1、基于Solaris在Solaris事件端口机制实现新的SelectorProvider。使用系统属性java.nio.channels.spi.Selector设置的值sun.nio.ch.EventPortSelectorProvder运行
2、减少《JDK_HOME》/jre/lib/charsets.jar文件中数量
3、提高java.lang.String(byte, *)构造器和java.lang.String.getBytes()方法的性能
java.lang and java.util.Pack ages
1、并发的数组排序
2、标准的编码和解码Base64
3、无符号运算的支持
JDBC
1、移除JDBC-ODBC桥
2、JDBC4.2引入新的功能
Java DB
1、JDK8 包含 Java DB 10.10
Networking
1、添加java.net.URLPermission类
2、在java.net.HttpURLConnection中，如果安装安全管理，请求要求打开一个连接请求的权限

Concurrency
1、在java.util.concurrent包中新增类和接口
2、java.util.concurrent.ConcurrentHashMap类添加方法支持聚合操作，基于新的流设施和lambda expressions
3、java.util.concurrent.atomic包中添加类支持可扩展可更新的变量
4、 java.util.concurrent.ForkJoinPool类中添加方法支持通用池
5、 java.util.concurrent.locks.StampedLock类已经添加使用3种模式控制读/写访问的基于能力的锁
Java XML – JAXP
HotSpot
1、硬件特性增加了AES，UseAES和UseAESIntrinsics标签在打开基于硬件AES可用（Inter 硬件），硬件必须是2010或更新Westmere硬件，如：打开硬件AES，使用下面标记
-XX:+UseAES -XX:+UseAESIntrinsics
关闭硬件AES：
-XX:-UseAES -XX:-UseAESIntrinsics
2、移除PermGen
3、通过为方法调用引入字节码指令支持默认方法