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第2章 新I/O

內容提要

  • Java 7的新I/O API(即NIO.2)
  • Path——基於文件和目錄的I/O新基礎
  • Files應用類及它的各種輔助方法
  • 如何實現常見的I/O應用場景
  • 介紹異步I/O

本章重點是Java語言中改變較大的I/O API,被稱為「再次更新的I/O」或NIO.2(即JSR-203)。NIO.2是一組新的類和方法,主要存在於java.nio包內。下面來看一下它的優點。

  • 它完全取代了java.io.File與文件系統的交互。
  • 它提供了新的異步處理類,讓你無需手動配置線程池和其他底層並發控制,便可在後台線程中執行文件和網絡I/O操作。
  • 它引入了新的Network-Channel構造方法,簡化了套接字(Socket)與通道的編碼工作。

先看案例。老闆讓你寫個程序,要掃瞄生產服務器上的所有目錄,找出曾經用各種讀/寫和所有者權限寫入過的所有properties文件。對於Java 6(及更低版本)而言,這幾乎是不可能完成的任務,因為:

  • 沒有直接支持目錄樹導航的類或方法;
  • 沒辦法檢測和處理符號鏈接;1
  • 用簡單操作讀不出文件的屬性(比如可讀、可寫或可執行)。

1 符號鏈接是一種特殊類型的文件,指向文件系統中的另外一個文件或位置——你可以把它理解為快捷方式。

用Java 7的NIO.2 API可以完成這個不可能的編程任務,它支持目錄樹的直接導航(Files.walkFileTree,2.3.1節)、符號鏈接(Files.isSymbolicLink,代碼清單2-4),能用一行代碼讀取文件屬性(Files.readAttributes,2.4.3節)。

除此之外,老闆還要求你在讀取這些properties文件時不能打斷主程序的處理流程。可最小的properties文件也有1MB,讀取這些文件很可能打斷程序的主流程!面對這一要求,在Java 5/6的時代,你很可能會用java.util.concurrent包中的類創建線程池和工作線程隊列,再用單獨的後台線程讀取文件。我們在第4章將會討論到,現在Java中的並發仍然相當困難,並且非常容易出錯。借助Java 7和NIO.2 API,你可以用新的AsynchronousFileChannel(2.5節),不用指定工作線程或隊列就可以在後台讀取大型文件。咻!

這個新API非常有用,儘管它不能幫你沖咖啡,但它的發展趨勢可在那兒擺著呢。

第一個趨勢是對其他數據存儲方法的探索,特別是在非關係或大數據集領域。你可能很快就會遇到讀寫大文件(比如微博上的大型報告文件)的問題。NIO.2可以幫助你用一種異步、有效的方式讀寫大文件,還能利用底層操作系統的特性。

第二個趨勢是多核CPU的發展,使得真正並發且更快的I/O成為可能。並發是個難以掌握的領域2,但NIO.2會助你一臂之力,它為多線程文件和套接字訪問的應用提供了一個簡單的抽像層。即便你不直接使用這些特性,它們也會對你的編程生涯產生極大影響,因為IDE、應用服務器和各種流行的框架會大量應用這些特性。

2 第4章深入探討了並發計算可能給你的編程生涯帶來的微妙複雜性。

這些只是NIO.2會對你有哪些幫助的例子。如果NIO.2可以解決你眼下面臨的一些問題,本章的內容就是為你準備的!否則,你可以在接到Java I/O 任務時再回來。

本章你會體驗到Java 7新I/O的能力,以便你能夠開始編寫基於NIO.2的代碼,並有信心探索新的API。除此之外,這些API還使用了一些第1章提到的特性,這證明Java 7確實會使用自己的特性。

提示 將try-with-resources和NIO.2中的新API結合起來可以寫出非常安全的I/O程序,這在Java中還是破天荒的第一次!

我們覺得你很可能會用到新的文件I/O能力,所以本章會非常詳細地介紹。你需要從瞭解新的文件系統抽像層開始,即先瞭解Path和它的輔助類。在Path之上,你會接觸到常用的文件系統操作,比如複製和移動文件。

我們還會向你介紹異步I/O,給你看一個文件系統的例子。最後我們會討論套接字和通道功能的融合,以及這對於網絡應用開發人員意味著什麼。但我們先來看一下NIO.2的由來。