1. 认识NIO
之前介绍了基于InputStream、OutputStream、Reader、Writer 的输入输出，
对于高阶输入输出处理，Java 从JDK1.4 开始提供了NIO（New IO），
而Java SE 7 之后又提供了NIO2，认识与善用这些高阶输入输出处理API，
对于输入输出的处理效率会有很大的帮助。
1.1 NIO 概念
InputStream、OutputStream 的输入输出，基本上是以字节数组为单位进行低层处理，
虽然你得直接面对字节数组，但实际上多半是对字节数组阵列中整个区块进行处理。
例如，下面的方法。
实际上是整块资料读入后又整块资料写出，然而你必须处理byte[]，必须记录读取的字节数，必须指定写出的byte[]起点与字节数：
public static void dump(InputStream src, OutputStream dest) throws IOException {
try (src; dest) {
byte[] data = new byte[1024];
int length;
while ((length = src.read(data)) != -1) {
dest.write(data, 0, length);
}
}
}
虽然java.io API中也有一些装饰（ Decorator ） 类型，
像DataInputStream、DataOutputStream、 BufferedReader 与BufferedWriter 等。
不过，若只要对感兴趣的区块进行处理，这些类别就不见得适合，必须自行撰写API 或寻找相关的类库来处理索引、标记等细节。
相对于串流输入输出使用InputStream、OutputStream 来衔接资料来源与目的地，
NIO 使用频道（Channel）来衔接文档节点，在处理资料时，NIO 可以让你设定缓冲区（Buffer）容量，在缓冲区中对感兴趣的资料区块进行标记，像是标记读取位置、资料有效位置。
对于这些区块标记，提供了clear()、 rewind()、flip()、compact()等高阶操作。
举例来说，上面的 dump()方法， 若使用 NIO 的话，可以这样写：
public static void dump(ReadableByteChannel src, WritableByteChannel dest) throws IOException {
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
try (src; dest) {
while (src.read(buffer) != -1) {
buffer.flip();
dest.write(buffer);
buffer.clear();
}
}
}
之后会说明API 的细节，现阶段你可以先了解的是，在这段代码中，
你只要确认有将资料从Channel 中读入Buffer（read()方法不传回-1），
使用高阶filp()方法标记Buffer 中读入资料的所在区块，
然后Buffer 中的资料写到另一个Channel，
最后使用clear()方法清除Buffer 中的标记，
这个过程中，你不用接触byte[]的相关细节。
1.2 Channel 架构与常见操作
NIO 中Channel 相关接口与类型，都在java.nio.channels 包中，
Channel 接口是AutoCloseable 的子接口，因此都可以使用JDK7 之后的自动关闭资源的语法，
Channel 接口上主要新增了isOpen()方法，用来确认Channel 是否开启，
对NIO 入门来说，主要可以先认识以下的Channel 继承架构：
ReadableByteChannel 定义了read()方法， 负责将ReadableByte Channel 中的资料读取至ByteBuffer，
WritableByteChannel 定义了write() 方法， 负责将ByteBuffer 的资料写到WritableByteChannel 中，
ScatteringByteChannel 定义的read()方法，可以将ScatteringByte Channel分配到ByteBuffer 阵列中，
GatheringByteChannel 定义的write() 方法可以将ByteBuffer数组的资料写到GatheringByteChannel。
ByteChannel 没有定义任何方法，单纯继承了 ReadableByteChannel 与 WritableByteChannel 的 行 为 ，
ByteChannel 的子接口SeekableByte Channel 可以读取与改变下一个要存取资料的位置。
我们在API 文件上可以看到Channel 的实际类型，都是抽象类别，不能直接实例化，想要取得Channel 的实例，可以使用Channels 类别，它定义了静态方法newChannel()，
可以让你从InputStream、OutputStream 分别建立ReadableByteChannel 、 WritableByteChannel ，
有些InputStream、OutputStream 实例本身也有方法可以取得Channel 实例，
比如，FileInputStream、FileOutputStream 都有个getChannel()方法可 以 分 别 取 得 FileChannel 实 例 （ 实现了SeekableByteChannel 、 GatheringByteChannel, ScatteringByteChannel 接口）。如果你已经有相关的 Channel实例，也可以透过 Channels上其他 newXXX() 静态方法，取得 InputStream、OutputStream、Reader、Writer 实例。
1.4 Buffer 架构与常见操作
在NIO 设计中，资料都是在java.nio.Buffer 中处理，Buffer 是个抽象类别，定义了clear()、flip()、reset()、rewind()等对资料区块的高阶操作，这类操作返回值都是Buffer，实际上传回this，因此在需要连续高阶操作时，可以形成管线操作风格，Buffer 的类型继承架构如下，它们都是抽象类别：
1.4.1 容量、界限与存取位置
根据不同的资料型态处理需求，你可以选择不同的Buffer子类别，然而它们都是抽象类别，因此你不能直接实例化，然而Buffer 的直接子类别们都有个allocate()静态方法，可以让你指定Buffer 容量（Capacity），
如果是ByteBuffer，容量是指内部实作时使用的byte[]长度，
如果是CharBuffer， 容量是指char[]长度，
如果是FloatBuffer，容量是指float[]长度，
依此类推，Buffer 的容量大小可以使用capacity()方法取得，
如果想取得Buffer 内部的数组，可以使用array()方法，
如果你有个数组想要转为某个Buffer 子类实例，每个Buffer子类别实例都有wrap()静态方法可以提供这项服务。
如果你使用 ByteBuffer，它还有一个 allocateDirect()方法，相较于 allocate()方法配置的内存是由 JVM 管理，allocateDirect()会直接利用操作系统的原生I/O 操作，试着避免JVM 的中介转接，理论上会比allocate() 配置的内存更有效率，不过allocateDirect()在配置内存时会耗用较多系统资源，因此建议只用在大型、存活长的ByteBuffer 物件，并能观察出明显效能差异的场合，想要知道Buffer 是否为直接配置，可以透过isDirect() 得知。
Buffer 是个容器，你填装的资料不会超过它的容量，实际可读取或写入的资料界限（Limit）索引值可以由limit()方法获得或设定，
举例来说，容量为1024 字节的ByteBuffer， ReadableByteChannel 对其写入了512 字节， 那么limit()应该设为512，至于下一个可读取资料的位置（Position）索引值， 可以使用position()方法获得或设定。
1.4.2 clear()、flip()与rewind()
Buffer 的操作可以先从clear()、flip()与rewind()开始学习，当一个缓冲区刚被配置或调用clear()方法后，limit()会等于capacity()， position()会是0，
例如配置了容量为32 位字节的ByteBuffer 时，内部的字节数据容量、资料界限与可读写位置分别是
若 ReadableByteChannel 对 BufferBuffer 写入了 16 个字节，那么 position()就是 16：
现在如果要对ByteBuffer 中已写入的16 字节进行读取，position 必须设回0 ， 为了不读取到索引16 ， limit 必须设为16 ， 虽然可以使用buffer.position(0).limit(16)来完成这项任务，不过，你可以直接调用flip()方法，它会将limit 值设为position 目前值，而position 设为0。
下面我们写一个完整的例子：
public class NIOUtil {
public static void dump(ReadableByteChannel src, WritableByteChannel dest) throws IOException {
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
try (src; dest) {
while (src.read(buffer) != -1) {
buffer.flip();
dest.write(buffer);
buffer.clear();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
URL url = new URL("http://www.ripjava.com");
ReadableByteChannel src = Channels.newChannel(url.openStream());
try (FileOutputStream fileops = new FileOutputStream("index.html");) {
WritableByteChannel dest = fileops.getChannel();
NIOUtil.dump(src, dest);
}
}
}
这段代码可以从网站下载首页， 并自动在工作资料夹下存为index.html，
在dump()方法中，destCH.write(buffer)会将buffer 中从position 至limit 前的资料写到WritableByteChannel中，
最后position 会等于limit，因此调用clear()将position 设为0，limit 设为等于容量的值，以便下一次循序，
让ReadableByteChannel 将资料写到buffer 中。调用 rewind()方法的话，会将 position 设为 0，而 limit 不变，
这个方法通常用在想要重复读取 Buffer 中某段资料时使用，作用相当于调用 Buffer 的 position(0)方法。
1.4.3 mark()、reset()、remaining()
Buffer上还有个mark()方法，可以在目前position 上标记，在存取Buffer 之后，若调用reset()方法，会将position设回被mark( )标记的位置。
position 与 limit 之间的为剩余可存取的资料，可以使用 remaining()方法得知还有多少 长度，使用 hasRemaining()可以测试是否还有剩余可存取的资料。
2. NIO2文件系统
JDK7提出了NIO2文件系统API，在java.nio.file、java.nio.file.attribute与java.nio.file.spi包中，提供了存取默认文件系统进行各种输入／输出的API，既可简化现有文档输入／输出API的操作，也增加了许多过去没有提供的文件系统存取功能。
2. 1 API架构概述
现今世界上存在着各式各样文件系统，不同文件系统会提供不同的存取方式、文件属性、权限控制等操作。在JDK6之前，常要针对特定文件系统撰写特定程序，不仅撰写方式没有标准，针对特定功能撰写程序也会增加应用程序开发者负担。
NIO2文件系统API提供一组标准接口与类，应用程序开发者只要基于这些标准接口与类进行文件系统操作，底层实际如何进行文件系统操作，是由文件系统提供者负责（由厂商操作）。
应用程序开发者主要使用java.nio.file与java.nio.file.attribute，包中必须操作的抽象类或接口，由文件系统提供者操作，应用程序开发者无须担心底层实际如何存取文件系统；
通常只有文件系统提供者才需关心java.nio.file.spi包。
NIO2文件系统的中心是java.nio.file.spi.FileSystemProvider，本身为抽象类，是文件系统提供者才要操作的类，作用是产生java.nio.file与java.nio.file.attribute中各种抽象类或接口的操作对象。
对应用程序开发者而言，只要知道有FileSystemProvider的存在即可。应用程序开发者可以通过java.nio.file包中FileSystems、Paths、Files等类提供的静态方法，取得相关操作对象或进行各种文件系统操作，这些静态方法内部会运用FileSystemProvider来取得所需的操作对象，完成应有的操作。
比如想要取得java.nio.file.FileSystem操作对象，可以通过FileSystems.getDefault()取得：
FileSystem fileSystem = FileSystems.getDefault();
FileSystems.getDefault()内部会使用FileSystemProvider操作对象的getFileSystem()方法，取得默认的FileSystem操作对象。如果有其他厂商操作的FileSystemProvider类，可以使用系统属性java.nio.file.spi.DefaultFileSystemProvider指定该厂商操作的类名称，这样就会使用指定的FileSystemProvider操作对象。
一旦更换FileSystemProvider操作对象，通过FileSystems.getDefault()，就会取得该厂商的FileSystem操作对象。当然，FileSystems、Paths、Files等类静态方法使用到的操作对象也会一并更换为该厂商的操作对象。
想要操作文档，就得先指出文档路径。Path实例是在JVM中路径的代表对象，也是NIO2文件系统API操作的起点，NIO2文件系统API中有许多操作，都必须使用Path指定路径。
想要取得Path实例，可以使用Paths.get()方法。
最基本的使用方式，就是使用字符串路径，可使用相对路径或绝对路径。
例如：
Path path = Paths.get("C:\\workspace");
Paths.get()的第二个参数开始接受不定长度自变量，因此可指定起始路径，之后的路径分段指定。
例如，以下可指定用户目录下的Documents\Downloads：
Path path2 = Paths.get(System.getProperty("user.home"), "Documents", "Downloads");
System.out.println(path2.toString());
如果用户目录是/Users/jundongpei，那么以上Path实例代表的路径就是/Users/jundongpei/Documents/Downloads。
Path实例仅代表路径信息，该路径实际对应的文档或文件夹（也是一种文档）不一定存在。
Path提供一些方法取得路径的各种信息。例如：
Path path = Paths.get(System.getProperty("user.home"), "Documents", "Downloads");
System.out.printf("toString: %s%n", path.toString());
System.out.printf("getFileName: %s%n", path.getFileName());
System.out.printf("getName(0): %s%n", path.getName(0));
System.out.printf("getNameCount: %d%n", path.getNameCount());
System.out.printf("subpath(0,2): %s%n", path.subpath(0, 2));
System.out.printf("getParent: %s%n", path.getParent());
System.out.printf("getRoot: %s%n", path.getRoot());
输出如下：
toString: /Users/jundongpei/Documents/Downloads
getFileName: Downloads
getName(0): Users
getNameCount: 4
subpath(0,2): Users/jundongpei
getParent: /Users/jundongpei/Documents
getRoot: /
Path实现了Iterable接口，可以循序取得Path中分段的路径信息，当然也可以使用增强式for循环语法。
例如：
Path path = Paths.get(System.getProperty("user.home"),
"Documents", "Downloads");
for(Path p : path) {
System.out.println(p);
}
输出如下：
Users
jundongpei
Documents
Downloads
路径中若有冗余信息，可以使用normalize()方法移除。
Path p1 = Paths.get("/Users/jundongpei/./Documents/Downloads").normalize();
Path p2 = Paths.get("/Users/jundongpei/../Documents/Downloads").normalize();
System.out.println(p1);
System.out.println(p2);
输出如下：
/Users/jundongpei/Documents/Downloads
/Users/Documents/Downloads
Path的toAbsolutePath()方法可以将相对路径Path转为绝对路径Path；
如果路径是符号链接（Symbolic link），toRealPath()可以转换为真正的路径，
若是相对路径则转换为绝对路径，若路径中有冗余信息也会移除。
路径与路径可以使用resolve()结合。
如果有两个路径，想知道如何从一个路径切换至另一个路径，则可以使用relativize()方法。
可以使用equals()方法比较两个Path实例的路径是否相同，
使用startsWith()比较路径起始是否相同，
使用endsWith()比较路径结尾是否相同。
如果文件系统支持符号链接，两个路径不同的Path实例，有可能是指向同一文档，
可以使用Files.isSameFile()测试看看是否如此。
如果想确定Path代表的路径，实际上是否存在文档，可以使用Files.exists()或Files.notExists()。
Files.exists()仅在文档存在时返回true，如果文档不存在或无法确认存不存在（例如没有权限存取文档）则返回false。
Files.notExists()会在文档不存在时返回true，如果文档存在或无法确认存不存在则返回false。
对于文档的一些基本属性，可以使用Files的isExecutable()、isHidden()、isReadable()、isRegularFile()、isSymbolicLink()、isWritable()等方法来得知。
如果需要更多文件属性信息，则必须通过BasicFileAttributes或搭配FileAttributeView来取得。
2.3 属性读取与设定
在过去并无标准方式取得不同文件系统支持的不同属性，在JDK7中，可以通过BasicFileAttributes、DosFileAttributes、PosixFileAttributes，针对不同文件系统取得支持的属性信息。
BasicFileAttributes顾名思义，就是取得各文件系统中都支持的属性，可以通过Files.readAttributes()取得BasicFileAttributes实例。
Path file = Paths.get("/Users/jundongpei/file.txt");
BasicFileAttributes attrs =
Files.readAttributes(file, BasicFileAttributes.class);
System.out.printf("creationTime: %s%n", attrs.creationTime());
System.out.printf("lastAccessTime: %s%n", attrs.lastAccessTime());
System.out.printf("lastModifiedTime: %s%n", attrs.lastModifiedTime());
System.out.printf("isDirectory: %b%n", attrs.isDirectory());
System.out.printf("isOther: %b%n", attrs.isOther());
System.out.printf("isRegularFile: %b%n", attrs.isRegularFile());
System.out.printf("isSymbolicLink: %b%n", attrs.isSymbolicLink());
System.out.printf("size: %d%n", attrs.size());
输出如下：
creationTime: 2019-06-10T13:43:27Z
lastAccessTime: 2019-10-08T11:51:14.48452Z
lastModifiedTime: 2019-06-10T13:43:28.23568Z
isDirectory: false
isOther: false
isRegularFile: true
isSymbolicLink: false
size: 40
creationTime()、lastAccessTime()、lastModifiedTime()返回的是FileTime实例，也可以通过Files.getLastModifiedTime()取得最后修改时间。
若想设定最后修改时间，可以通过Files.setLastModifiedTime()指定代表修改时间的FileTime实例：
// 修改最后修改时间
long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
FileTime ft = FileTime.fromMillis(currentTimeMillis);
Files.setLastModifiedTime(file, ft);
System.out.printf("lastModifiedTime: %s%n", attrs.lastModifiedTime());
实际上，Files.setLastModifiedTime()只是个简便方法，属性设定主要可通过Files.setAttribute()方法。
Files.setAttribute()第二个自变量必须指定FileAttributeView子接口规范的名称，
格式为[view-name:]attribute-name。
view-name可以从FileAttributeView子接口操作对象的name()方法取得，
如果省略就默认为"basic"，attribute-name可在FileAttributeView各子接口的API文件中查询。
例如，同样设定最后修改时间，改用Files.setAttributes()可以这样撰写：
long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis();
FileTime ft = FileTime.fromMillis(currentTimeMillis);
Files.setAttribute(file, "lastModifiedTime", ft);
类似地，可以通过Files.getAttribute()方法取得各种文件属性，使用方式类似setAttributes()，
也可从通过Files.readAttributes()另一版本取得Map<String, Object>对象，键部分指定属性名称，就可以取得属性值。例如：
Map<String, Object> readAttributes = Files.readAttributes(file, "size,lastModifiedTime,lastAccessTime");
DosFileAttributes继承BasicFileAttributes，新增了isArchive()、isHidden()、isReadOnly()、isSystem()等方法，
可以这样取得DosFileAttributes实例：
DosFileAttributes dosAttributes = Files.readAttributes(file,DosFileAttributes.class);
PosixFileAttributes继承BasicFileAttributes，新增了owner()、group()方法，可取得UserPrincipal（java.security.Principal子接口）、GroupPrincipal（UserPrincipal子接口）实例，可分别取得文档的群组（Group）与拥有者（Owner）信息；permissions()会以Set返回Enum类型的PosixFilePermission实例，代表文档拥有者、群组与其他用户的读写权限信息。
如果想取得储存装置本身的信息，可以利用Files.getFileStore()方法取得指定路径的FileStore实例，
或通过FileSystem的getFileStores()方法取得所有储存装置的FileStore实例。
以下是利用FileStore计算磁盘使用率的范例：
public static void main(String[] args) throws IOException {
if (args.length == 0) {
FileSystem fs = FileSystems.getDefault();
for (FileStore store: fs.getFileStores()) {
print(store);
}
}
else {
for (String file: args) {
FileStore store = Files.getFileStore(Paths.get(file));
print(store);
}
}
}
public static void print(FileStore store) throws IOException {
long total = store.getTotalSpace();
long used = store.getTotalSpace() - store.getUnallocatedSpace();
long usable = store.getUsableSpace();
DecimalFormat formatter = new DecimalFormat("#,###,###");
System.out.println(store.toString());
System.out.printf("\t- 总容量\t%s\t字节%n", formatter.format(total));
System.out.printf("\t- 可用空間\t%s\t字节%n", formatter.format(used));
System.out.printf("\t- 已用空間\t%s\t字节%n", formatter.format(usable));
}
FileSystem的getFileStores()方法会以Iterable
一个参考的执行结果如下所示：
/Volumes/PEIJD-01T1 (/dev/disk2s2)
- 总容量 999,860,912,128 字节
- 可用空間 842,038,857,728 字节
- 已用空間 157,822,054,400 字节
2.4 操作文档与目录
如果想要删除Path代表的文档或目录，可以使用Files.delete()方法，
如果不存在，会抛出NoSuchFileException，
如果因目录不为空而无法删除文档，会抛出DirectoryNotEmptyException。
使用Files.deleteIfExists()方法也可以删除文档，这个方法在文档不存在时调用，并不会抛出异常。
如果想要复制来源Path的文档或目录至目的地Path，可以使用Files.copy()方法，
这个方法的第三个选项可以指定CopyOption接口的操作对象，CopyOption操作类有以Enum类型的StandardCopyOption与LinkOption。
例如，指定StandardCopyOption的REPLACE_EXISTING实例进行复制时，
若目标文档已存在就会予以覆盖，COPY_ATTRIBUTES会尝试复制相关属性，
LinkOption的NOFOLLOW_LINKS则不会跟随符号链接。
一个使用Files.copy()的范例如下：
Path srcPath = Paths.get("/Users/jundongpei/file.txt");
Path dest = Paths.get("/Users/jundongpei/file2.txt");
Files.copy(srcPath, dest, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
Files.copy()还有两个重载版本，
一个是接受InputStream作为来源，可直接读取数据，并将结果复制至指定的Path中；
另一个Files.copy()版本是将来源Path复制至指定的OutputStream。
例如：
URL url = new URL("http://www.ripjava.com");
Files.copy(url.openStream(), Paths.get("/Users/jundongpei/ripjava.txt"), StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);
若要进行文档或目录移动，可以使用Files.move()方法，使用方式与Files.copy()方法类似，可指定来源Path、目的地Path与CopyOption。
如果文件系统支持原子移动，可在移动时指定StandardCopyOption.ATOMIC_MOVE选项。
如果要建立目录，可以使用Files.createDirectory()方法，如果调用时父目录不存在，会抛出NoSuchFileException。
Files.createDirectories()会在父目录不存在时一并建立。
如果要建立暂存目录，可以使用Files. createTempDirectory()方法，这个方法有可指定路径与使用默认路径建立暂存目录两个版本。
对于java.io中的基本输入／输出API，NIO2也做了封装。
例如，如果Path实例是个文档，可使用Files.readAllBytes()读取整个文档，然后以byte[]返回文档内容；
如果文档内容都是字符，则可使用Files.readAllLines()指定文档Path与编码，读取整个文档，将文档中每行收集在List<String>中返回。
如果文档内容都是字符，则需要在读取或写入时使用缓冲区，也可以使用Files.newBufferedReader()、Files.newBufferedWriter()指定文档Path与编码，它们分别会返回BufferedReader、BufferedWriter实例，可以使用它们来进行文档读取或写入。
例如：
// java.io
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(
new FileInputStream("/Users/jundongpei/ripjava.txt"), "UTF-8"));
// NIO2的封装
BufferedReader bufferedReader = Files.newBufferedReader(Paths.get("/Users/jundongpei/ripjava.txt"), "UTF-8");
在使用Files.newBufferedWriter()时，还可以指定OpenOption接口的操作对象，其操作类为StandardOpenOption与LinkOption（操作了CopyOption与OpenOption），可以指定开启文档时的行为，可以查看StandardOpenOption与LinkOption的API，了解有哪些选项可以使用。
如果想要以InputStream、OutputStream处理文档，也有对应的Files.newInputStream()、Files.newOutputStream()可以使用。