java基础：NIO之Pipe、FileLock、Path、Files（4）

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

java

Pipe

Java NIO 管道是 2 个线程之间的单向数据连接。Pipe 有一个 source 通道和一个 sink 通道。数据会被写到 sink 通道，从 source 通道读取。

创建管道

通过 Pipe.open()方法打开管道。

Pipe pipe = Pipe.open();

写入管道

要向管道写数据，需要访问 sink 通道。

Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();

通过调用 SinkChannel 的 write()方法，将数据写入 SinkChannel。

从管道读取数据

从读取管道的数据，需要访问 source 通道，像这样：

Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();

调用 source 通道的 read()方法来读取数据：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = sourceChannel.read(buf);

read()方法返回的 int 值会告诉我们多少字节被读进了缓冲区。

示例：

        // 1、获取通道
        Pipe pipe = Pipe.open();
        // 2、获取 sink 管道，用来传送数据
        Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
        // 3、申请一定大小的缓冲区
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        byteBuffer.put("hello".getBytes());
        byteBuffer.flip();
        // 4、sink 发送数据
        sinkChannel.write(byteBuffer);
        // 5、创建接收 pipe 数据的 source 管道
        Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();
        // 6、接收数据，并保存到缓冲区中
        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024);
        int length = sourceChannel.read(byteBuffer2);
        System.out.println(new String(byteBuffer2.array(), 0, length));
		//关闭通道
        sourceChannel.close();
        sinkChannel.close();

FileLock

FileLock 简介

文件锁在 OS 中很常见，如果多个程序同时访问、修改同一个文件，很容易因为文件 数据不同步而出现问题。给文件加一个锁，同一时间，只能有一个程序修改此文件， 或者程序都只能读此文件，这就解决了同步问题。

文件锁是进程级别的，不是线程级别的。文件锁可以解决多个进程并发访问、修改同 一个文件的问题，但不能解决多线程并发访问、修改同一文件的问题。使用文件锁时，同一进程内的多个线程，可以同时访问、修改此文件。

文件锁是当前程序所属的 JVM 实例持有的，一旦获取到文件锁（对文件加锁），要调用 release()，或者关闭对应的 FileChannel 对象，或者当前 JVM 退出，才会释放这个锁。

一旦某个进程（比如说 JVM 实例）对某个文件加锁，则在释放这个锁之前，此进程不能再对此文件加锁，就是说 JVM 实例在同一文件上的文件锁是不重叠的（进程级别不能重复在同一文件上获取锁）。

文件锁分类

排它锁：又叫独占锁。对文件加排它锁后，该进程可以对此文件进行读写，该进程独占此文件，其他进程不能读写此文件，直到该进程释放文件锁。

共享锁：某个进程对文件加共享锁，其他进程也可以访问此文件，但这些进程都只能读此文件，不能写。线程是安全的。只要还有一个进程持有共享锁，此文件就只能读，不能写。

获取文件锁方法

有 4 种获取文件锁的方法：

lock() //对整个文件加锁，默认为排它锁。

lock(long position, long size, booean shared) //自定义加锁方式。前 2 个参数指定要加锁的部分（可以只对此文件的部分内容加锁），第三个参数值指定是否是共享锁。

tryLock() //对整个文件加锁，默认为排它锁。

tryLock(long position, long size, booean shared) //自定义加锁方式。

如果指定为共享锁，则其它进程可读此文件，所有进程均不能写此文件，如果某进程试图对此文件进行写操作，会抛出异常。

//创建 FileChannel 对象，文件锁只能通过 FileChannel 对象来使用
FileChannel fileChannel=new FileOutputStream("./1.txt").getChannel();
//对文件加锁
FileLock lock=fileChannel.lock();
//对此文件进行一些读写操作。
//.......
//释放锁
lock.release();

文件锁要通过 FileChannel 对象使用。

lock 与 tryLock 的区别：

lock 是阻塞式的，如果未获取到文件锁，会一直阻塞当前线程，直到获取文件锁

tryLock 和 lock 的作用相同，只不过 tryLock 是非阻塞式的，tryLock 是尝试获取文 件锁，获取成功就返回锁对象，否则返回 null，不会阻塞当前线程。

FileLock 两个方法：

boolean isShared() //此文件锁是否是共享锁

boolean isValid() //此文件锁是否还有效

在某些 OS 上，对某个文件加锁后，不能对此文件使用通道映射。

示例：

FileChannel channel = FileChannel.open(
    Paths.get("1.txt"),
    StandardOpenOption.WRITE,
    StandardOpenOption.APPEND);
FileLock lock = channel.lock();
//是否是共享锁
System.out.println(lock.isShared());
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
buffer.put("hello".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
buffer.flip();
channel.write(buffer);
FileChannel channel2 = FileChannel.open(
    Paths.get("1.txt"),
    StandardOpenOption.WRITE,
    StandardOpenOption.APPEND);
ByteBuffer buffer2 = ByteBuffer.allocate(1024);
buffer2.put("hello2".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
buffer2.flip();
channel2.write(buffer2);
lock.release();

Path

Java Path 接口是 Java NIO 更新的一部分，同 Java NIO 一起已经包括在 Java6 和 Java7 中。Java Path 接口是在 Java7 中添加到 Java NIO 的。Path 接口位于 java.nio.file 包中，所以 Path 接口的完全限定名称为 java.nio.file.Path。

Java Path 实例表示文件系统中的路径。一个路径可以指向一个文件或一个目录。路径可以是绝对路径，也可以是相对路径。绝对路径包含从文件系统的根目录到它指向的文件或目录的完整路径。相对路径包含相对于其他路径的文件或目录的路径。

在许多方面，java.nio.file.Path 接口类似于 java.io.File 类，但是有一些差别。不过，在许多情况下，可以使用 Path 接口来替换 File 类的使用。

创建 Path 实例:

使用 Paths 类 (java.nio.file.Paths)中的静态方法 Paths.get()来创建路径实例。

Path path = Paths.get("path.txt");

Path 类也可以用于处理相对路径。您可以使用 Paths.get(basePath, relativePath)方法创建一个相对路径。

//代码 1
Path projects = Paths.get("d:\\demo", "projects");
//代码 2
Path file = Paths.get("d:\\demo", "projects\\2.txt");

Path.normalize()

Path 接口的 normalize()方法可以使路径标准化。标准化意味着它将移除所有在路径字符串的中间的.和..代码，并解析路径字符串所引用的路径。

示例：

        Path path = Paths.get("/a/b/../c");
        System.out.println(path);
        System.out.println(path.normalize());
        Path path2 = Paths.get("/a/b/./c");
        System.out.println(path2);
        System.out.println(path2.normalize());

结果：

Files

Java NIO Files 类(java.nio.file.Files)提供了几种操作文件系统中的文件的方法。以下 内容介绍 Java NIO Files 最常用的一些方法。java.nio.file.Files 类与 java.nio.file.Path 实例一起工作。

Files.createDirectory()

Files.createDirectory()方法，用于根据 Path 实例创建一个新目录

        Path path = Paths.get("D:\\dir");
        Files.createDirectory(path);

如果创建目录成功，将返回一个 Path 实例，该实例指向新创建的路径。

如果该目录已经存在，则是抛出一个 java.nio.file.FileAlreadyExistsException。如果 出现其他错误，可能会抛出 IOException。

Files.copy()

Files.copy()方法从一个路径拷贝一个文件到另外一个目录

示例：将D:\\1.txt拷贝到D:\\2.txt

        Path path = Paths.get("D:\\2.txt");
        Path path2 = Paths.get("D:\\1.txt");
        Files.copy(path2, path, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

如果目标文件已经存在，则抛出一个 java.nio.file.FileAlreadyExistsException 异常。

Files.copy()方法的第三个参数。如果目标文件已经存在，StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING这个参数指示 copy()方法覆 盖现有的文件。

Files.move()

Files.move()用于将文件从一个路径移动到另一个路径。移动文件与重命名相同，但是 移动文件既可以移动到不同的目录，也可以在相同的操作中更改它的名称。

示例：将1.txt改名为001.txt

        Path path = Paths.get("D:\\001.txt");
        Path path2 = Paths.get("D:\\1.txt");
        Files.move(path2, path);

Files.move()的第三个参数。这个参数告诉 Files.move()方法来覆盖目标路径上的任何 现有文件。

Files.delete()

Files.delete()方法可以删除一个文件或者目录。

        Path path = Paths.get("D:\\dir");
        Files.delete(path);

如果 Files.delete()不 能删除文件(例如，文件或目录不存在)，会抛出一个 IOException。

Files.walkFileTree()

（1）Files.walkFileTree()方法包含递归遍历目录树功能，将 Path 实例和 FileVisitor 作为参数。Path 实例指向要遍历的目录，FileVisitor 在遍历期间被调用。

（2）FileVisitor 是一个接口，必须自己实现 FileVisitor 接口，并将实现的实例传递给 walkFileTree()方法。在目录遍历过程中，您的 FileVisitor 实现的每个方法都将被调用。如果不需要实现所有这些方法，那么可以扩展 SimpleFileVisitor 类，它包含 FileVisitor 接口中所有方法的默认实现。

（3）FileVisitor 接口的方法中，每个都返回一个 FileVisitResult 枚举实例。 FileVisitResult 枚举包含以下四个选项:

  • CONTINUE 继续

  • TERMINATE 终止

  • SKIP_SIBLING 跳过同级

  • SKIP_SUBTREE 跳过子级

示例：查找一个名为 001.txt 的文件示例：

        Path rootPath = Paths.get("d:\\dir");
        String fileToFind = File.separator + "001.txt";
        Files.walkFileTree(rootPath, new SimpleFileVisitor<Path>() {
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) {
                String fileString = file.toAbsolutePath().toString();
                if(fileString.endsWith(fileToFind)){
                    System.out.println("file found at path: " + file.toAbsolutePath());
                    return FileVisitResult.TERMINATE;
                }
                return FileVisitResult.CONTINUE;
            }
        });

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