Java NIO 中的 AsynchronousFileChannel

Java NIO（New IO）是JDK 1.4引入的新的Java IO API。NIO提供了非阻塞IO操作，即可以实现异步IO操作，而不是之前的阻塞IO（同步IO）。这使得程序员可以更高效地管理IO操作，处理更多的IO请求。

java.nio.channels.AsynchronousFileChannel是Java NIO API中用于实现异步文件IO的类。在使用AsyncFileChannel时，应用程序将请求提交给AsynchronousFileChannel，然后立即继续执行其他操作。一旦操作完成，则回调函数将被调用以报告结果。

异步写文件

以下代码展示了如何使用AsynchronousFileChannel在异步模式下写文件：

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.AsynchronousFileChannel;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Future;

public class AsyncFileWriter {
    public static void main(String[] args) {
        Path path = Paths.get("example.txt");
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("Hello World".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

        try {
            AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(
                path,
                StandardOpenOption.CREATE,
                StandardOpenOption.WRITE
            );

            Future<Integer> result = channel.write(buffer, 0);
            while (!result.isDone()) {
                // do other work while waiting for the write to complete
            }

            buffer.clear();
            channel.close();
        } catch (IOException | InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        } 
    }
}

在上面的代码中，我们使用AsynchronousFileChannel.open方法打开一个文件通道。我们将文件路径作为输入参数提供，以及文件的打开和写入选项。我们将"Hello World"字符串包装在一个ByteBuffer中，并使用Future<Integer>对象的write方法异步地将其写入文件。

在while循环中，我们可以执行其他操作，而写入操作将在后台完成。一旦write完成，我们可以回收ByteBuffer并关闭文件通道。

异步读文件

以下代码展示了如何使用AsynchronousFileChannel在异步模式下读取文件：

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.AsynchronousFileChannel;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Future;

public class AsyncFileReader {
    public static void main(String[] args) {
        Path path = Paths.get("example.txt");
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        try {
            AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(
                path,
                StandardOpenOption.READ
            );

            Future<Integer> result = channel.read(buffer, 0);
            while (!result.isDone()) {
                // do other work while waiting for the read to complete
            }

            buffer.flip();
            System.out.println(StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer).toString());
            channel.close();
        } catch (IOException | InterruptedException | ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上面的代码中，我们同样使用AsynchronousFileChannel.open方法打开一个文件通道。我们将文件路径作为输入参数提供，以及文件的打开和读取选项。我们创建了一个大小为1024的ByteBuffer并异步地读取文件到其中。

在while循环中，我们可以执行其他操作，而读取操作将在后台完成。一旦read完成，我们使用buffer.flip()将ByteBuffer切换为读模式，并使用StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer)从中读取内容并打印输出。最后回收ByteBuffer并关闭文件通道。

结论

使用Java NIO的AsynchronousFileChannel可以实现异步文件IO，以提高程序的效率和吞吐量。在异步操作期间，应用程序可以执行其他操作，从而提高了整体的应用程序响应性能。以上示例展示了如何使用AsynchronousFileChannel进行异步读/写操作。