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Java使用NIO優(yōu)化IO實現(xiàn)文件上傳下載功能

更新時間：2022年07月28日 09:51:54 作者：趙廣陸

IO 是基于流來讀取的，而NIO則是基于塊讀取，面向流的 I/O 系統(tǒng)一次一個字節(jié)地處理數(shù)據(jù)，這篇文章主要介紹了Java使用NIO優(yōu)化IO實現(xiàn)文件上傳下載功能,需要的朋友可以參考下

1 NIO的一些基礎(chǔ)預(yù)備知識

Java中IO流類的體系中BIO與NIO：https://blog.csdn.net/ZGL_cyy/article/details/104326458
Java IO體系與NIO和BIO體系面試題：https://blog.csdn.net/ZGL_cyy/article/details/122836368
為什么使用NIO：因為傳統(tǒng)IO文件傳輸速率低，所以選擇了NIO進(jìn)行文件的下載操作。NIO還有一個好處就是其中零拷貝可以實現(xiàn)減少內(nèi)存中數(shù)據(jù)的重復(fù)，減少CPU操作的效果。所以相對于傳統(tǒng)IO，NIO有著效率高點的優(yōu)勢。

2 NIO為何較傳統(tǒng)的io速度較快

就拿單個io過程來看，首先時間主要花在了用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的轉(zhuǎn)換上，其次，考慮將多個io的“合并”為一個io，這不就節(jié)省時間了嗎

相應(yīng)的NIO主要做了兩方面的提升

1.避免了用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的交換，直接操作內(nèi)存，用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)的轉(zhuǎn)換是很費時的，傳統(tǒng)的io寫入磁盤時，用戶態(tài)的接口不能直接操作內(nèi)存，而是通過操作系統(tǒng)調(diào)用內(nèi)核態(tài)接口來進(jìn)行io。

2.利用buffer減少io的次數(shù)，buffer化零為整”的寫入方式因為大大減小了尋址/寫入次數(shù)，所以就降低了硬盤的負(fù)荷。

3.IO 是基于流來讀取的，而NIO則是基于塊讀取，面向流的 I/O 系統(tǒng)一次一個字節(jié)地處理數(shù)據(jù)。一個輸入流產(chǎn)生一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，一個輸出流消費一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。為流式數(shù)據(jù)創(chuàng)建過濾器非常容易。鏈接幾個過濾器，以便每個過濾器只負(fù)責(zé)單個復(fù)雜處理機制的一部分，這樣也是相對簡單的。不利的一面是，面向流的 I/O 通常相當(dāng)慢。
一個面向塊的 I/O 系統(tǒng)以塊的形式處理數(shù)據(jù)。每一個操作都在一步中產(chǎn)生或者消費一個數(shù)據(jù)塊。按塊處理數(shù)據(jù)比按(流式的)字節(jié)處理數(shù)據(jù)要快得多。但是面向塊的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的優(yōu)雅性和簡單性。

4.非阻塞IO 和異步IO的支持，減少線程占有的?？臻g，以及上下文切換

5.IO 多路復(fù)用的支持

6.Buffer 支持，所有讀寫操作都是基于緩沖來實現(xiàn)

7.NIO 支持 Direct Memory, 可以減少一次數(shù)據(jù)拷貝

8.Netty　零拷貝的支持

3 NIO實戰(zhàn)上傳下載

3.1 url下載文件

java NIO包提供了無緩沖情況下在兩個通道之間直接傳輸字節(jié)的可能。

為了讀來自URL的文件，需從URL流創(chuàng)建ReadableByteChannel ：

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

從ReadableByteChannel 讀取字節(jié)將被傳輸至FileChannel:

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

然后使用transferFrom方法，從ReadableByteChannel 類下載來自URL的字節(jié)傳輸?shù)紽ileChannel：

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

transferTo() 和 transferFrom() 方法比簡單使用緩存從流中讀更有效。依據(jù)不同的底層操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可以直接從文件系統(tǒng)緩存?zhèn)鬏數(shù)轿覀兊奈募?，而不必將任何字?jié)復(fù)制到應(yīng)用程序內(nèi)存中。

在Linux和UNIX系統(tǒng)上，這些方法使用零拷貝技術(shù)，減少了內(nèi)核模式和用戶模式之間的上下文切換次數(shù)。

工具類：

/**NIO文件下載工具類
 * @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()));
        //設(shè)置響應(yīng)頭
        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());
        //獲取文件輸入流
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
        //獲取輸出流通道
        WritableByteChannel writableByteChannel = Channels.newChannel(outputStream);
        FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();
        //采用零拷貝的方式實現(xiàn)文件的下載
        fileChannel.transferTo(0,fileChannel.size(),writableByteChannel);
        //關(guān)閉對應(yīng)的資源
        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);
    }

}

3.2 通過NIO上傳文件

/**
     * 文件上傳方法
     */
    public static Result uploading(MultipartFile file) {
        //獲取文件名
        String realName = file.getOriginalFilename();
        String newName = null;
        if(realName != null && realName != ""){
            //獲取文件后綴
            String suffixName = realName.substring(realName.lastIndexOf("."));
            //生成新名字
            newName = UUID.randomUUID().toString().replaceAll("-", "")+suffixName;
        }else {
            return Result.fail("文件名不可為空");
        }
        //創(chuàng)建流
        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;
        //創(chuàng)建通道
        FileChannel inChannel = null;
        FileChannel outChannel = null;
        try {
            fis = (FileInputStream)file.getInputStream();
            //開始上傳
            fos = new FileOutputStream(UPLOAD_URL+"\\"+newName);
            //通道間傳輸
            inChannel = fis.getChannel();
            outChannel = fos.getChannel();
            //上傳
            inChannel.transferTo(0,inChannel.size(),outChannel);

        }catch (IOException e){
            return Result.fail("文件上傳路徑錯誤");
        }finally {
            //關(guān)閉資源
            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);

    }

到此這篇關(guān)于Java使用NIO優(yōu)化IO實現(xiàn)文件上傳下載的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java NIO文件上傳下載內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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