Bagaimanakah Java menggunakan NIO untuk mengoptimumkan IO untuk melaksanakan fungsi muat naik dan muat turun fail?-javaTutorial-php.cn

Bagaimanakah Java menggunakan NIO untuk mengoptimumkan IO untuk melaksanakan fungsi muat naik dan muat turun fail?

WBOY

Lepaskan： 2023-05-12 21:31:04

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1 NIO的一些基础预备知识

Java中IO流类的体系中BIO与NIO：https://blog.csdn.net/ZGL_cyy/article/details/104326458
Java IO体系与NIO和BIO体系面试题：https://blog.csdn.net/ZGL_cyy/article/details/122836368
为什么使用NIO：因为传统IO文件传输速率低，所以选择了NIO进行文件的下载操作。NIO还有一个好处就是其中零拷贝可以实现减少内存中数据的重复，减少CPU操作的效果。所以相对于传统IO，NIO有着效率高点的优势。

2 NIO为何较传统的io速度较快

就拿单个io过程来看，首先时间主要花在了用户态和内核态的转换上，其次，考虑将多个io的“合并”为一个io，这不就节省时间了吗

相应的NIO主要做了两方面的提升

1.避免了用户态和内核态的交换，直接操作内存，用户态和内核态的转换是很费时的，传统的io写入磁盘时，用户态的接口不能直接操作内存，而是通过操作系统调用内核态接口来进行io。

2.利用buffer减少io的次数，buffer化零为整”的写入方式因为大大减小了寻址/写入次数，所以就降低了硬盘的负荷。

3.IO 是基于流来读取的，而NIO则是基于块读取，面向流的 I/O 系统一次一个字节地处理数据。一个输入流产生一个字节的数据，一个输出流消费一个字节的数据。为流式数据创建过滤器非常容易。链接几个过滤器，以便每个过滤器只负责单个复杂处理机制的一部分，这样也是相对简单的。不利的一面是，面向流的 I/O 通常相当慢。
一个面向块的 I/O 系统以块的形式处理数据。每一个操作都在一步中产生或者消费一个数据块。按块处理数据比按(流式的)字节处理数据要快得多。但是面向块的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的优雅性和简单性。

4.非阻塞IO 和异步IO的支持，减少线程占有的栈空间，以及上下文切换

5.IO 多路复用的支持

6.Buffer 支持，所有读写操作都是基于缓冲来实现

7.NIO 支持 Direct Memory, 可以减少一次数据拷贝

8.Netty　零拷贝的支持

3 NIO实战上传下载

3.1 url下载文件

java NIO包提供了无缓冲情况下在两个通道之间直接传输字节的可能。

为了读来自URL的文件，需从URL流创建ReadableByteChannel ：

ReadableByteChannel readableByteChannel = Channels.newChannel(url.openStream());

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从ReadableByteChannel 读取字节将被传输至FileChannel:

FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(FILE_NAME);
FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel();

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然后使用transferFrom方法，从ReadableByteChannel 类下载来自URL的字节传输到FileChannel：

fileOutputStream.getChannel().transferFrom(readableByteChannel, 0, Long.MAX_VALUE);

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transferTo() 和 transferFrom() 方法比简单使用缓存从流中读更有效。依据不同的底层操作系统，数据可以直接从文件系统缓存传输到我们的文件，而不必将任何字节复制到应用程序内存中。

在Linux和UNIX系统上，这些方法使用零拷贝技术，减少了内核模式和用户模式之间的上下文切换次数。

工具类：

/**NIO文件下载工具类
 * @author olalu
 */
public class NioDownloadUtils {

    /**
     * @description:
     * @param file: 要下在文件
     * @return: void
     */
    public static void downloadDoc(File file,HttpServletResponse response) throws IOException {
        OutputStream outputStream = response.getOutputStream();
        String contentType = Files.probeContentType(Paths.get(file.getAbsolutePath()));
        //设置响应头
        response.setHeader("Content-Type", contentType);
        response.setHeader("Content-Disposition", "attachment;filename="+ new String(file.getName().getBytes("utf-8"),"ISO8859-1"));
        response.setContentLength((int) file.length());
        //获取文件输入流
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
        //获取输出流通道
        WritableByteChannel writableByteChannel = Channels.newChannel(outputStream);
        FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();
        //采用零拷贝的方式实现文件的下载
        fileChannel.transferTo(0,fileChannel.size(),writableByteChannel);
        //关闭对应的资源
        fileChannel.close();
        outputStream.flush();
        writableByteChannel.close();
    }

    public static void downloadDoc(String path,HttpServletResponse response) throws IOException {
        File file = new File(path);
        if (!file.exists()){
            throw new RuntimeException("文件不存在");
        }
        downloadDoc(file,response);
    }

}

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3.2 通过NIO上传文件

/**
     * 文件上传方法
     */
    public static Result uploading(MultipartFile file) {
        //获取文件名
        String realName = file.getOriginalFilename();
        String newName = null;
        if(realName != null && realName != ""){
            //获取文件后缀
            String suffixName = realName.substring(realName.lastIndexOf("."));
            //生成新名字
            newName = UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", "")+suffixName;
        }else {
            return Result.fail("文件名不可为空");
        }
        //创建流
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        //创建通道
        FileChannel inChannel = null;
        FileChannel outChannel = null;
        try {
            fis = (FileInputStream)file.getInputStream();
            //开始上传
            fos = new FileOutputStream(UPLOAD_URL+"\\"+newName);
            //通道间传输
            inChannel = fis.getChannel();
            outChannel = fos.getChannel();
            //上传
            inChannel.transferTo(0,inChannel.size(),outChannel);

        }catch (IOException e){
            return Result.fail("文件上传路径错误");
        }finally {
            //关闭资源
            try {
                if (fis != null) {
                    fis.close();
                }
                if (fos != null) {
                    fos.close();
                }
                if (inChannel != null) {
                    inChannel.close();
                }
                if (outChannel != null) {
                    outChannel.close();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return Result.ok(newName);

    }

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Atas ialah kandungan terperinci Bagaimanakah Java menggunakan NIO untuk mengoptimumkan IO untuk melaksanakan fungsi muat naik dan muat turun fail?. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!