【NIO】Channel 详解

概述：

由 java.nio.channels 包定义的。
Channel 表示 IO 源与目标打开的连接。
Channel 类似于传统的“流”。
只不过 Channel本身不能直接访问数据， Channel 只能与Buffer 进行交互!

接下来，本人来展示下 Channel 是 如何进行数据的传输 的：

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那么，本人来讲解下 Channel 的 常用API：

常用API：

现在，本人来展示下 Channel 接口的实现类的对象的获取手段：

获取 Channel：

手段1： 获取通道的一种方式是对支持通道的对象调用getChannel() 方法:

• public FileChannel getChannel()
  支持通道的类如下：

1. 本地I/O：
   FileInputStream
   FileOutputStream
   RandomAccessFile

2. 网络 I/O：
   DatagramSocket
   Socket
   ServerSocket

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手段2：
使用 Files 类的静态方法 newByteChannel()方法 获取字节通道。

• static SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption... options)
  打开或创建一个文件，返回一个可寻址的字节通道存取文件。
• static SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, Set options, FileAttribute... attrs)
  打开或创建一个文件，返回一个可寻址的字节通道存取文件

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手段3：
通过 Channel 接口 的静态方法 open()方法 打开并返回指定通道。

• static FileChannel open(Path path, OpenOption... options)

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在我们获得了 Channel 接口 的实现类的对象之后，进行信息的传输：

数据读写：

• public void write(ByteBuffer dst):
  将 Buffer 中数据写入 Channel
• public void read(ByteBuffer dst):
  从 Channel 读取数据到 Buffer

判断 可用性：

• void close()
  关闭此通道
• boolean isOpen()
  告诉是否这个通道是打开的

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那么，在本篇博文中，本人主要讲解下 Channel 接口实现类中的 FileChannel类：

FileChannel 类：

获得对象的手段在上文中已经讲解过了，本人就不讲解这个类的构造方法了
（一般不会有要求通过构造方法来获取Channel的对象）

那么，本人来展示下这个类的常用API：

常用API：

• int read(ByteBufferdst)：
  从Channel中读取数据到ByteBuffer
• long read(ByteBuffer[] dsts)：
  将Channel中的数据“分散”到ByteBuffer[]
• int write(ByteBuffer src)：
  将ByteBuffer中的数据写入到Channel
• long write(ByteBuffer[] srcs)：
  将ByteBuffer[]中的数据“聚集”到Channel
• long position()：
  返回此通道的文件位置
• FileChannel position(long p)：
  设置此通道的文件位置
• long size()：
  返回此通道的文件的当前大小
• FileChannel truncate(long s)：
  将此通道的文件截取为给定大小
• void force(boolean metaData)：
  强制将所有对此通道的文件更新写入到存储设备中

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那么，现在，本人来分别展示下使用 FileChannel 类 和 非直接缓冲区/直接缓冲区 来进行文件的复制操作：

使用展示：

首先是 Channel 接口 和 非直接缓冲区 版本：

package edu.youzg.about_nio.core;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class FileCopy {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream in = new FileInputStream("plantsVSzombies.mp4");
        FileOutputStream out = new FileOutputStream("copyViewFile.mp4");
        //获取通道
        FileChannel inChannel = in.getChannel();
        FileChannel outChannel = out.getChannel();
        //面向通道，和缓冲区来复制文件
        //分配一个非直接缓冲区
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        //读写文件
        while (inChannel.read(byteBuffer) != -1){
            //切换读取模式
            byteBuffer.flip();
            //写数据
            outChannel.write(byteBuffer);
            //清空缓冲区
            byteBuffer.clear();
        }
        //释放资源
        in.close();
        out.close();
        inChannel.close();
        outChannel.close();
    }

}

首先，本人展示下源文件的信息：

现在，本人来展示下 生成文件 的信息：

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那么，本人再来展示下使用 FileChannel 类 和 直接缓冲区 进行文件复制：

package edu.youzg.about_nio.core;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

public class FileCopy {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //通过文件通道的静态方法,打开读写通道
        //参1:通过Paths获取源文件的路径
        //参2:操作模式 StandardOpenOption.READ 读取模式
        //打开读取文件的通道
        FileChannel in = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile.mp4"), StandardOpenOption.READ);
        //打开写入的通道 模式要读还要写  StandardOpenOption.CREATE 意思是文件不存在就创建,如果存在就覆盖
        //StandardOpenOption.CREATE_NEW 意思是文件不存在就创建,如果存在就报错
        FileChannel out = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile2.mp4"), StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);
        //操作内存映射文件(也就是这个缓冲区在物理内存中)
        MappedByteBuffer inByteBuffer = in.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, in.size());
        MappedByteBuffer outByteBuffer = out.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, in.size());
        //直接对缓冲区进行读写操作
        byte[] bytes = new byte[inByteBuffer.limit()];
        inByteBuffer.get(bytes);
        outByteBuffer.put(bytes);
        //释放资源
        in.close();
        out.close();
    }

}

现在，本人来展示下 生成文件 的信息：

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现在，本人来介绍一下通道的转换性质：
通道的转换性质 主要依靠如下两个方法实现：

转换性质 API：

• public abstract long transferFrom(ReadableByteChannel src, long position, long count)：
  将字节从给定的可读字节通道(即：输入通道)传输到这个通道的文件中
• public abstract long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target)：
  将字节从这通道的文件给出到可写字节通道(即：输出通道)

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那么，现在，本人来通过这两个方法，实现下 文件复制 操作：

使用展示：

package edu.youzg.about_nio.core;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

public class FileCopy {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile2.mp4"), StandardOpenOption.READ);

        FileChannel outChannel1 = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile3.mp4"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);
        FileChannel outChannel2 = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile4.mp4"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);
        //站在输入通道的角度
        inChannel.transferTo(0,inChannel.size(),outChannel1);
        //站在输出通道的角度
        outChannel2.transferFrom(inChannel,0,inChannel.size());
    }

}

现在，本人来展示下 生成文件 的信息：
那么，可以看到，文件的复制成功了！

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在本篇博文的最后，本人讲解下一个很重要的思想 —— 分散 (Scatter) 和 聚集 (Gather)：

分散(Scatter) 和 聚集(Gather)：

简介：

所谓的分散和聚集，
就是 分散读取、聚集写入

那么，本人现在来解释下这两个名词：

• 分散读取（Scattering Reads）：
  从 Channel 中读取的数据“分散”到多个Buffer缓冲区中
• 聚集写入（Gathering Writes）：
  将多个 Buffer缓冲区 中的数据“聚集”到 Channel

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本人现在通过两张图来展示下这两个知识点：

分散读取（Scattering Reads）：

(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）：

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

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使用展示：

那么，现在，本人来利用这两个知识点，来实现下文件的复制操作：

package edu.youzg.about_nio.core;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

public class FileCopy {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile4.mp4"), StandardOpenOption.READ);

        FileChannel outChanle = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile5.mp4"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);
        //分配多个缓冲区（缓冲区要分配得足够）
        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(1024*2);
        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024*1024*20);
        //定义一个数组
        ByteBuffer[] byteBuffers={byteBuffer1,byteBuffer2};
        //分散
        inChannel.read(byteBuffers);
        //聚集
        for (ByteBuffer byteBuffer : byteBuffers) {
            byteBuffer.flip();//转换成读取模式
        }
        //写出数据
        outChanle.write(byteBuffers);
        //释放资源
        outChanle.close();
        inChannel.close();
    }

}

现在，本人来展示下生成的文件：

可以看到，文件复制成功了！

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其实对于 NIO 而言，在网络通信过程中，
对于 Channel，我们只需要掌握其 获取Channel，以及 和 Buffer、Selector搭配使用 的方法即可！