java编程思想笔记（十五）I/O高级

1.内存映射文件读取

当要读取的文件内容太大时，使用内存映射文件来读取，性能就会很好，因为它是通过抽取文件内容的一部分映射到内存中，就可以在java里做逻辑处理了。

 

import java.nio.*;  
import java.nio.channels.*;  
import java.io.*;  
  
pulbic class MemoryMappedFile{  
    //十六进制，128MB大小  
    static int length = 0x8FFFFFF;  
    public static void main(String[] args)throws Exception{  
        //通过文件通道将文件映射为内存中的自己缓冲区  
    MappedByteBuffer out = new RandomAccessFile(“test.dat”, “rw”).getChannel()  
.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, length);  
        for(int i = 0; i < length; i++){  
    out.put((byte)’x’);  
}   
System.out.println(“Finished writing”);  
for(int I = length/2; i < length/2 + 6; i++){  
    System.out.println((char)out.get(i));  
}  
}  
}  

 MappedByteBuffer是一个特殊的直接缓冲器，我们要用的话必须指定映射文件的初始位置和映射区域的长度，去拿到这位置的内容。

 

这里使用RandomAccessFile类实现以下三种模式将文件区域映射到内存中：

(1).只读：视图修改得到的缓冲区将导致抛出ReadOnlyBufferException。

(2).读/写：对得到的缓冲区的更改将最终传播到文件，该更改对映射到同一文件的其他程序不一定是可见的。

(3).专用：对的到的缓冲区更改将不会被传播到文件，并且该更改对映射到同一文件的其他程序也是不可见的，相反，会创建缓冲区已修改部分的专用副本。

 

注意：映射关系一经创建，就不再依赖于创建它时所用的文件通道，特别是关闭该通道对映射关系的有效性没有任何影响。另外，从性能观点来讲，通常相对较大的文件映射到内存中才是值得的。

 

2.文件加锁

当前线程如果给文件加锁，其它线程就会无法读取该文件（只限JVM中），这样就能保证资源同步，做到数据安全。

import java.nio.channels.*;  
import java.util.concurrent.*;  
import java.io.*;  
  
public class FileLocking{  
    public static void main(String[] args)throws Exception{  
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(“file.txt”);  
    //试图对文件通道的文件锁定  
    FileLock fl = fos.getChannel().tryLock();  
    //文件锁定成功  
    if(fl != null){  
    System.out.println(“Locked File”);  
    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);  
    //释放文件锁  
    fl.release();  
    System.out.println(“Released Lock”);  
}  
foc.close();  
}  
}  

 输出结果：

Locked File

Released Lock

 

文件通道的tryLock()方法尝试获取对此通道的文件给定区域的锁定，是个非阻塞方法，无论是否已成功获得请求区域的锁定，调用总是立即返回。如果由于另一个程序保持这一个重叠锁而无法锁定，则此方法返回null.

文件锁定方法：

(1).FileLock tryLock()：

尝试获取对此通道文件的独占锁定。

(2).FileLock tryLock(long position, long size, Boolean shared)：

尝试获取对此通道文件给定区域的锁定。

(3).FileLock lock()：

获取此通道的文件的独占锁定。

(4).FileLock lock(long position, long size, Boolean shared)：

获取此通道的文件的给定区域锁定。

文件锁定方法是共享锁还是排斥锁取决于底层操作系统，可以使用FileLock.isShared()方法判断使用的是何种类型的文件锁。

 

 锁定文件部分区域并修改 案例：

import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.io.*;

public class LockingMappedFiles {
	static final int LENGTH = 0x8FFFFFF; // 128 MB
	static FileChannel fc;

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		fc = new RandomAccessFile("test.dat", "rw").getChannel();
		MappedByteBuffer out = fc
				.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, LENGTH);
		for (int i = 0; i < LENGTH; i++)
			out.put((byte) 'x');
		new LockAndModify(out, 0, 0 + LENGTH / 3);
		new LockAndModify(out, LENGTH / 2, LENGTH / 2 + LENGTH / 4);
	}

	private static class LockAndModify extends Thread {
		private ByteBuffer buff;
		private int start, end;

		LockAndModify(ByteBuffer mbb, int start, int end) {
			this.start = start;
			this.end = end;
			mbb.limit(end);
			mbb.position(start);
			buff = mbb.slice();
			start();
		}

		public void run() {
			try {
				// 锁定文件部分区域
				FileLock fl = fc.lock(start, end, false);
				System.out.println("Locked: " + start + " to " + end);
				
				int i = 0;
				// 修改改区域内容 
				while (buff.position() < buff.limit() - 1){
					buff.put((byte) (buff.get() + 1));
					
					if(i++<5)
					System.out.print(buff.get(buff.position()-1)+" ");
					
				}
				System.out.println();
				fl.release();
				System.out.println("Released: " + start + " to " + end);
			} catch (IOException e) {
				throw new RuntimeException(e);
			}
		}
	}
}

 

3.压缩/解压缩：

Java I/O类库中提供了一些关于压缩和加压的类，由于压缩和解压缩算法是针对字节数据进行操作的，因此javaI/O中关于压缩和加压素的类是继承自InputStream和OutputStream字节流体系。

Java压缩和解压的相关类在java.util.zip包下，具体的类如下：

(1).CheckedInputStream：

需要维护所读取数据校验和的输入流，校验和可用于验证输入数据的完整性。

(2).CheckedOutputStream：

需要维护所写入数据校验和的输出流。

(3).Deflater：

使用流行的”ZLIB”压缩程序库为通用压缩提供支持。

(4).Inflater：

使用流行的”ZLIB”压缩程序库为通用解压缩提供支持。

(5).DeflaterInputStream：

为压缩“deflate“格式压缩数据实现输入流过滤器。

(6).DeflaterOutputStream：

为压缩 “deflate“格式压缩数据实现输出流过滤器，它还用作其他类型的压缩过滤器（如GZIPOutputStream）的基础。

(7).InflaterInputStream：

为解压缩”deflate”压缩格式的数据实现输入流过滤器，它还用作其他解压缩过滤器(如GZIPInputStream)的基础。

(8).InfaterOutputStream：

为解压缩“deflate”压缩格式存储数据实现输出流过滤器。

(9).ZipOutputStream：

为以”zip”文件格式写入文件实现输出流过滤器，包括对已压缩和未压缩条目的支持。

(10).ZipInputStream：

为读取以”zip”文件格式的文件实现输入流过滤器，包括对已压缩和未压缩条目的支持。

(11).GZIPOutputStram：

为使用“GZIP“文件格式写入压缩数据实现输出流过滤器。

(12).GZIPInputStram：

为读取“GZIP“文件格式的压缩数据实现输入流过滤器。

 

GZIP对单个文件的压缩和提取 例子：

import java.util.zip.*;  
import java.io.*;  
  
public class GZIPCompress{  
    public static void main(String[] args)throws IOException{  
    BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(“test.dat”));  
    BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(new GZIPOutputStream(  
new FileOutputStream(“test.gz”)));  
        int c;  
        //写GZIP格式压缩文件  
        while((c = in.read()) != -1){  
    out.write(c);  
}  
in.close();  
out.close();  
BufferedReader in2 = new BufferedReader(new InputStreamReader(  
new GZIPInputStream(new FileInputStream(“test.gz”))));  
        String s;  
        //读取GZIP格式压缩文件  
        while((s = in2.readLine()) != null){  
    System.out.println(s);  
}  
in2.close();  
}  
}  

 

4.使用zip I/O 对多文件压缩：

zip格式的压缩文件是最常用的压缩方式，使用zip多文件压缩时，可以将多个文件压缩在一个压缩包中，同时还可以从一个包含多个文件的压缩包中读取所有的压缩文件。使用zip进行多文件压缩时，一般要使用CheckSum类计算校验和，校验和的计算有两种算法：

(1).Adler32：速度比较快。

(2).CRC32：速度比较慢，但是更精确。

使用zip多文件压缩的例子如下：

 

import java.util.zip.*;  
import java.io.*;  
import java.util.*;  
  
public class ZipCompress{  
    public static void main(String[] args)throws Exception{  
        FileOutputStream f = new FileOutputStream(“test.zip”);  
        //使用Adler32算法为文件输入流产生输出校验和文件  
        CheckedOutputStream csum = new CheckedOutputStream(f, new Adler32());  
        ZipOutputStream zos = new ZipOutputStream(csum);  
        BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(zos);  
        //设置zip文件注释  
        zos.setComment(“A test of java zipping”);  
        //向zip压缩文件写入多个文件  
        for(String arg : args){  
    System.out.println(“Writing file:” + arg);  
BufferedReader in = new BufferedReader(new FileReader(arg));  
            //写入一个zip文件条目，并将流定位到条目数据的开始处  
            zos.putNextEntry(new ZipEntry(arg));  
            int c;  
            //写入zip文件内容  
            while((c = in.read()) != -1){  
                out.write(c);  
}  
in.close();  
out.flush();  
}  
        out.close();  
//文件关闭后获取校验和  
System.out.println(“Checksum:” + csum.getChecksum().getValue());  
FileInputStream fi = new FileInputStream(“test.zip”);  
//使用Adler32算法为输入文件流产生输入校验和文件流  
CheckedInputStream csumi = new CheckedInputStream(fi, new Adler32());  
ZipInputStream in2 = new ZipInputStream(csumi);  
BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(in2);  
ZipEntry ze;  
//读取zip文件条目  
While((ze = in2.getNextEntry()) != null){  
    System.out.println(“Reading file:” + ze);  
int x;  
    //读取zip文件条目内容  
    while((x = bis.read()) != -1){  
    System.out.println(x);  
}  
}  
if(args.length == 1){  
    System.out.println(“Checksum:” + csumi.getChecksum().getValue());  
}  
bis.close();  
//另一种读取zip文件的方法  
ZipFile zf = new ZipFile(“test.zip”);  
//获取zip文件的条目  
Enumeration e = zf.entries();  
while(e.hasMoreElements()){  
    ZipEntry ze2 = (ZipEntry)e.nextElement();  
    System.out.println(“Reading File:” + ze2);  
}  
}  
}