【NIO】Channel 詳解

本文轉載自查看原文 2020-03-05 10:38 712 Java SE

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概述：

由 java.nio.channels 包定義的。
Channel 表示 IO 源與目標打開的連接。
Channel 類似於傳統的“流”。
只不過 Channel本身不能直接訪問數據， Channel 只能與Buffer 進行交互!

接下來，本人來展示下 Channel 是如何進行數據的傳輸的：
channel

那么，本人來講解下 Channel 的 常用API：

常用API：

現在，本人來展示下 Channel 接口的實現類的對象的獲取手段：

獲取 Channel：

手段1：獲取通道的一種方式是對支持通道的對象調用getChannel() 方法:

public FileChannel getChannel()
支持通道的類如下：

本地I/O：
FileInputStream
FileOutputStream
RandomAccessFile

網絡 I/O：
DatagramSocket
Socket
ServerSocket

手段2：
使用 Files 類的靜態方法 newByteChannel()方法 獲取字節通道。

static SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption... options)
打開或創建一個文件，返回一個可尋址的字節通道存取文件。

static SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, Set options, FileAttribute... attrs)
打開或創建一個文件，返回一個可尋址的字節通道存取文件

手段3：
通過 Channel 接口的靜態方法 open()方法 打開並返回指定通道。

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

在我們獲得了 Channel 接口的實現類的對象之后，進行信息的傳輸：

數據讀寫：

public void write(ByteBuffer dst):
將 Buffer 中數據寫入 Channel

public void read(ByteBuffer dst):
從 Channel 讀取數據到 Buffer

判斷可用性：

void close()
關閉此通道

boolean isOpen()
告訴是否這個通道是打開的

那么，在本篇博文中，本人主要講解下 Channel 接口實現類中的 FileChannel類：

FileChannel 類：

獲得對象的手段在上文中已經講解過了，本人就不講解這個類的構造方法了
（一般不會有要求通過構造方法來獲取Channel的對象）

那么，本人來展示下這個類的常用API：

常用API：

int read(ByteBufferdst)：
從Channel中讀取數據到ByteBuffer

long read(ByteBuffer[] dsts)：
將Channel中的數據“分散”到ByteBuffer[]

int write(ByteBuffer src)：
將ByteBuffer中的數據寫入到Channel

long write(ByteBuffer[] srcs)：
將ByteBuffer[]中的數據“聚集”到Channel

long position()：
返回此通道的文件位置

FileChannel position(long p)：
設置此通道的文件位置

long size()：
返回此通道的文件的當前大小

FileChannel truncate(long s)：
將此通道的文件截取為給定大小

void force(boolean metaData)：
強制將所有對此通道的文件更新寫入到存儲設備中

那么，現在，本人來分別展示下使用 FileChannel 類和非直接緩沖區/直接緩沖區來進行文件的復制操作：

使用展示：

首先是 Channel 接口和非直接緩沖區版本：

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");
        //獲取通道
        FileChannel inChannel = in.getChannel();
        FileChannel outChannel = out.getChannel();
        //面向通道，和緩沖區來復制文件
        //分配一個非直接緩沖區
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        //讀寫文件
        while (inChannel.read(byteBuffer) != -1){
            //切換讀取模式
            byteBuffer.flip();
            //寫數據
            outChannel.write(byteBuffer);
            //清空緩沖區
            byteBuffer.clear();
        }
        //釋放資源
        in.close();
        out.close();
        inChannel.close();
        outChannel.close();
    }

}

首先，本人展示下源文件的信息：

現在，本人來展示下 生成文件 的信息：

那么，本人再來展示下使用 FileChannel 類和直接緩沖區進行文件復制：

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 {
        //通過文件通道的靜態方法,打開讀寫通道
        //參1:通過Paths獲取源文件的路徑
        //參2:操作模式 StandardOpenOption.READ 讀取模式
        //打開讀取文件的通道
        FileChannel in = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile.mp4"), StandardOpenOption.READ);
        //打開寫入的通道 模式要讀還要寫  StandardOpenOption.CREATE 意思是文件不存在就創建,如果存在就覆蓋
        //StandardOpenOption.CREATE_NEW 意思是文件不存在就創建,如果存在就報錯
        FileChannel out = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile2.mp4"), StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);
        //操作內存映射文件(也就是這個緩沖區在物理內存中)
        MappedByteBuffer inByteBuffer = in.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, in.size());
        MappedByteBuffer outByteBuffer = out.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, in.size());
        //直接對緩沖區進行讀寫操作
        byte[] bytes = new byte[inByteBuffer.limit()];
        inByteBuffer.get(bytes);
        outByteBuffer.put(bytes);
        //釋放資源
        in.close();
        out.close();
    }

}

現在，本人來展示下 生成文件 的信息：

現在，本人來介紹一下通道的轉換性質：
通道的轉換性質主要依靠如下兩個方法實現：

轉換性質 API：

public abstract long transferFrom(ReadableByteChannel src, long position, long count)：
將字節從給定的可讀字節通道(即：輸入通道)傳輸到這個通道的文件中

public abstract long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target)：
將字節從這通道的文件給出到可寫字節通道(即：輸出通道)

那么，現在，本人來通過這兩個方法，實現下 文件復制 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);
        //站在輸入通道的角度
        inChannel.transferTo(0,inChannel.size(),outChannel1);
        //站在輸出通道的角度
        outChannel2.transferFrom(inChannel,0,inChannel.size());
    }

}

現在，本人來展示下 生成文件 的信息：
那么，可以看到，文件的復制成功了！

在本篇博文的最后，本人講解下一個很重要的思想 —— 分散 (Scatter) 和聚集 (Gather)：

分散(Scatter) 和聚集(Gather)：

簡介：

所謂的分散和聚集，
就是 分散讀取、聚集寫入

那么，本人現在來解釋下這兩個名詞：

分散讀取（Scattering Reads）：
從 Channel 中讀取的數據“分散”到多個Buffer緩沖區中

聚集寫入（Gathering Writes）：
將多個 Buffer緩沖區中的數據“聚集”到 Channel

本人現在通過兩張圖來展示下這兩個知識點：

分散讀取（Scattering Reads）：

分散讀取
(注意：按照緩沖區的順序，從Channel中讀取的數據依次將Buffer填滿)

聚集寫入（Gathering Writes）：

聚集寫入
（注意：按照緩沖區的順序，寫入position和limit之間的數據到Channel）

使用展示：

那么，現在，本人來利用這兩個知識點，來實現下文件的復制操作：

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);
        //分配多個緩沖區（緩沖區要分配得足夠）
        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(1024*2);
        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024*1024*20);
        //定義一個數組
        ByteBuffer[] byteBuffers={byteBuffer1,byteBuffer2};
        //分散
        inChannel.read(byteBuffers);
        //聚集
        for (ByteBuffer byteBuffer : byteBuffers) {
            byteBuffer.flip();//轉換成讀取模式
        }
        //寫出數據
        outChanle.write(byteBuffers);
        //釋放資源
        outChanle.close();
        inChannel.close();
    }

}

現在，本人來展示下生成的文件：

運行結構
可以看到，文件復制成功了！

其實對於 NIO 而言，在網絡通信過程中，
對於 Channel，我們只需要掌握其 獲取Channel，以及 和 Buffer、Selector搭配使用 的方法即可！

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【NIO】Channel 詳解

概述：

常用API：

獲取 Channel：

數據讀寫：

判斷 可用性：

FileChannel 類：

常用API：

使用展示：

轉換性質 API：

使用展示：

分散(Scatter) 和 聚集(Gather)：

簡介：

分散讀取（Scattering Reads）：

聚集寫入（Gathering Writes）：

使用展示：

免責聲明！

判斷可用性：

分散(Scatter) 和聚集(Gather)：