26 Java学习之NIO Channel(一）（待补充）

 一. Channel

在标准的IO当中，都是基于字节流/字符流进行操作的，而在NIO中则是是基于Channel和Buffer进行操作，其中的Channel的虽然模拟了流的概念，实则大不相同。

 

1.1 概念

Channel（通道）用于在字节缓冲区和位于通道另一侧的实体（通常是一个文件或套接字）之间有效的传输数据。有点抽象，不过我们可以根据它的用途来理解：

通道主要用于传输数据，从缓冲区的一侧传到另一侧的实体（如文件、套接字...），反之亦然；

通道是访问IO服务的导管，通过通道，我们可以以最小的开销来访问操作系统的I/O服务；

顺便说下，缓冲区是通道内部发送数据和接收数据的端点，

基本上，所有的 IO 在NIO 中都从一个Channel 开始。Channel 有点像流。 数据可以从Channel读到Buffer中，也可以从Buffer 写到Channel中。这里有个图示： 
　　                                              　　　　　　

下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现： java.nio.channels包中的Channel接口的已知实现类

• FileChannel：从文件中读写数据。
• DatagramChannel：能通过UDP读写网络中的数据。
• SocketChannel：能通过TCP读写网络中的数据。
• ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

正如你所看到的，这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO，以及文件IO。

该接口如下所示：另外，关于通道Channel接口的定义，很简单，只有两个方法，判断通道是否打开和关闭通道；

public interface Channel extends Closeable {

    public boolean isOpen();

    public void close() throws IOException;

}

与缓冲区不同，通道API主要由接口指定。不同的操作系统上通道实现（Channel Implementation）会有根本性的差异，所以通道API仅仅描述了可以做什么。因此很自然地，通道实现经常使用操作系统的本地代码。通道接口允许您以一种受控且可移植的方式来访问底层的I/O服务。

1.2  创建通道

通道主要分为两大类，文件（File）通道和套接字（socket)通道；下面分别看看这几个通道是如何创建的：

（1）创建FileChannel通道

FileChannel通道只能通过在一个打开的RandomAccessFile、FileInputStream或FileOutputStream对象上调用getChannel()方法来获取，比如：

RandomAccessFile accessFile=new RandomAccessFile("C:\\Users\\hermioner\\Desktop\\test.txt", "rw");
FileChannel fileChannel=accessFile.getChannel();

（2）创建SocketChannel通道

SocketChannel socketChannel=SocketChannel.open();
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("somehost", someport));

（3）创建ServerSocketChannel通道

 ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
 ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(somelocalport));

（4）创建DatagramChannel通道

DatagramChannel dc = DatagramChannel.open( );

1.3 单向或者双向通道

（1）读

public interface ReadableByteChannel extends Channel {
    public int read(ByteBuffer dst) throws IOException;
}

（2）写

public interface WritableByteChannel
    extends Channel
{
    public int write(ByteBuffer src) throws IOException;

}

（3）读写

public interface ByteChannel
    extends ReadableByteChannel, WritableByteChannel
{

}     

        通道既可以是单向的也可以是双向的。只实现ReadableByteChannel接口中的read()方法或者只实现WriteableByteChannel接口中的write()方法的通道皆为单向通道，同时实现ReadableByteChannel和WriteableByteChannel为双向通道，比如ByteChannel。对于socket通道来说，它们一直是双向的，而对于FileChannel来说，它同样实现了ByteChannel，但是我们知道通过FileInputStream的getChannel（）获取的FileChannel只具有文件的只读权限，那此时的在该通道调用write（）会出现什么情况？不出意外的抛出了NonWriteChannelException异常。 
通过以上，我们得出结论：通道都与特定的I/O服务挂钩，并且通道的性能受限于所连接的I/O服务的性质。

1.4 Scatter（分散）和Gather（聚集）

分散读取（Scattering Reads）是指从 Channel 中读取的数据“分散” 到多个 Buffer 中

注意：按照缓冲区的顺序，从 Channel 中读取的数据依次将 Buffer 填满。

聚集写入（Gathering Writes）是指将多个 Buffer 中的数据“聚集”到 Channel。

注意：按照缓冲区的顺序，写入 position 和 limit 之间的数据到 Channel 。

1.5 transferFrom & transferTo

代表了将数据从源通道传输到其它Channel中

1.6 通道的工作模式

通道的工作模式有两种：阻塞或非阻塞。在非阻塞模式下，调用的线程不会休眠，请求的操作会立刻返回结果；在阻塞模式下，调用的线程会产生休眠。另外除FileChannel不能运行在非阻塞模式下，其余的通道都可阻塞运行也可以以非阻塞的方式运行。

 

二. FileChannel

FileChannel和RandomAccessFile的比较：

2.1 使用文件通道读数据

package com.test.a;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException, IOException, ClassNotFoundException {
        File file = new File("C:\\Users\\hermioner\\Desktop\\test.txt");
        FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
        FileChannel fc = fis.getChannel();
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(35);
        fc.read(bb);
        bb.flip();
        while (bb.hasRemaining()) {
            System.out.print((char) bb.get());
        }
        bb.clear();
        fc.close();

    }
}
I love china
I love my family

test.txt种的内容为：

说明：使用read方法将内容读取到缓冲区内即可（从通道种读取数据），缓冲区内有了数据，就可以使用前文对于缓冲区的操作读取数据了

2.2 使用文件通道写数据

package com.test.a;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException, IOException, ClassNotFoundException {
        File file = new File("C:\\Users\\hermioner\\Desktop\\test.txt");
        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
        FileChannel fc = raf.getChannel();
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(10);
        String str = "hello";
        bb.put(str.getBytes());//最多写10个一次，否则异常
        bb.flip();
        fc.write(bb);
        bb.clear();
        fc.close();
    }
}

执行结果：hello写入了test.txt文件

说明：write方法写ByteBuffer中的内容至文件中，注意写之前还是要先把ByteBuffer给flip一下。可能有人觉得这种连续put的方法非常不方便，但是没有办法，之前已经提到过了：通道只能使用ByteBuffer。

2.3 通道的常用方法

position();返回通道的文件位置

position(long newPosition):设置通道的文件位置

package com.test.a;

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException, IOException, ClassNotFoundException {
        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("C:\\Users\\hermioner\\Desktop\\test.txt","rw");
        FileChannel fis = raf.getChannel();
        System.out.println("此通道文件的总长度:" +fis.size());
        //当前通道的文件位置
        long position = fis.position();
        System.out.println("通道当前的位置:" + position);
        //设置新的通道文件位置，从这个位置开始读取
        fis.position(position + 8);
        long position2 = fis.position();
        System.out.println("通道当前的位置:" + position2);
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(50);
        fis.read(buffer);
        buffer.flip();
        while(buffer.hasRemaining())
        {
            System.out.print((char)buffer.get());
        }
        buffer.clear();
        fis.close();
    }
}

此通道文件的总长度:13
通道当前的位置:0
通道当前的位置:8
world

假设test.txt文件中的内容为：

2.4 FileChannel的一般使用规则

（1）打开FileChannel

     无法直接打开FileChannel（FileChannel是抽象类），需要通过 InputStream ， OutputStream 或 RandomAccessFile 获取FileChannel。

（2）从FileChannel读取数据/写入数据

（3）关闭FileChannel

2.5 size方法

通过FileChannel实例的size（）可获取FileChannel关联文件的大小

2.6 truncate方法

 

 三. SocketChannel

四. ServerSocketChannel

五. DatagramChannel

 六. 通道工具类

NIO通道提供了一个便捷的通道类Channels,其中定义了几种静态的工厂方法以便更容易的和流打交道。其中常用的方法如下：

 

 

 

 

 参考文献：

https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/6576588.html

https://www.cnblogs.com/chenpi/p/6481271.html

https://www.cnblogs.com/szlbm/p/5513155.html

https://www.cnblogs.com/pony1223/p/8179804.html

https://www.cnblogs.com/szlbm/p/5513155.html

https://blog.csdn.net/zcw4237256/article/details/78662762