NIO之通道Channel【FileChannel介绍】

约定不等于承诺〃 2022-04-24 00:44 269阅读 0赞

# 通道(channel)介绍 #

Channel是一个对象,作用是用于源节点和目标节点的连接,在java NIO中负责缓冲区数据的传递。Channel本身**不存储数据**，因此需要配合缓冲区进行传输。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9kcGItYm9ib2thb3lhLXNtLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# 主要的实现类有 #

主要的实现类有如下四个: FileChannel, SocketChannel, ServerSocketChannel, DatagramChannel,都实现了java.nio.channels.Channel接口  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9kcGItYm9ib2thb3lhLXNtLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

# 获取通道 #

1.  Java针对支持通道的类提供了getChannel()方法

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">本地IO</th> 
   <th align="left">网络IO</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">FileInputStream/FileOutputStream</td> 
   <td align="left">Socket</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">RandomAccessFile</td> 
   <td align="left">ServerSocket</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">无</td> 
   <td align="left">DatagramSocket</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

1.  在JDK1.7中的NIO.2针对各个通道提供了静态方法open()
2.  在JDK1.7中的NIO.2的Files工具类的newByteChannel()

public static void main(String[] args) throws Exception { 
    	// 1本地IO获取通道
    	FileInputStream in = new FileInputStream("c:/tools/a.txt");
    	FileChannel fileChannel = in.getChannel();
    	
    	// 2.通过open方法获取
    	FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a.txt"), StandardOpenOption.READ);
    }

## 案例-文件复制 ##

**1.使用FileChannel配合缓冲区实现文件复制的功能**

/** * FileChannel实现文件复制功能 * @param args * @throws Exception */
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
    	FileInputStream in = new FileInputStream("c:/tools/a.txt");
    	FileOutputStream out = new FileOutputStream("c:/tools/a-copy1.txt");
    	FileChannel inChannel = in.getChannel();
    	FileChannel outChannel = out.getChannel();
    	
    	// 分配指定大小的缓冲区
    	ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(1024);
    	// 将通道中的数据存入缓冲区中
    	while(inChannel.read(bb)!=-1){ 
    		bb.flip();// 切换到读取模式
    		outChannel.write(bb); // 将缓冲区的数据写入到输出通道中
    		bb.clear(); // 清空缓冲区
    	}
    	
    	outChannel.close();
    	inChannel.close();
    }

**2.内存映射文件的方式实现文件复制**

/** * 使用直接缓冲区来完成文件的复制【内存映射文件】 * @param args * @throws Exception */
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
    	FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a.txt"),StandardOpenOption.READ );
    	FileChannel outChannel = FileChannel.open(
    				Paths.get("c:/tools/aa.txt")
    				, StandardOpenOption.WRITE
    				,StandardOpenOption.CREATE
    				,StandardOpenOption.READ);
    	// 获取内存映射文件
    	MappedByteBuffer inMap = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
    	MappedByteBuffer outMap = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());		
    	byte[] b = new byte[inMap.limit()];
    	// 从磁盘文件中获取数据写入到b字节数组中
    	inMap.get(b);
    	// 将b字节数组中的数据写入到磁盘文件中
    	outMap.put(b);
    	
    	inChannel.close();
    	outChannel.close();
    }

**3.Channel-to-channel方式实现复制**

/** * 使用直接缓冲区来完成文件的复制【内存映射文件】 * @param args * @throws Exception */
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
    	FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a.txt"),StandardOpenOption.READ );
    	FileChannel outChannel = FileChannel.open(
    				Paths.get("c:/tools/aa1.txt")
    				,StandardOpenOption.WRITE
    				,StandardOpenOption.CREATE
    				,StandardOpenOption.READ);
    	//Channel-to-channel 传输是可以极其快速的，特别是在底层操作系统提供本地支持的时候。某些
    	//操作系统可以不必通过用户空间传递数据而进行直接的数据传输。对于大量的数据传输，这会是一个巨大的帮助
    	inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);
    	
    	inChannel.close();
    	outChannel.close();
    }

# scatter和gather #

## 分散（scatter） ##

从Channel中读取是指在读操作时将读取的数据写入多个buffer中,将从Channel中读取的数据“分散（scatter）”到多个Buffer中

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9kcGItYm9ib2thb3lhLXNtLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

/** * 分散：scatter * @param args * @throws IOException */
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
    	FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a.txt"), StandardOpenOption.READ);
    	// TODO Auto-generated method stub
    	ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(16);
    	ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);
    
    	ByteBuffer[] bufferArray = {  header, body };
    
    	channel.read(bufferArray);
    	bufferArray[0].flip();
    	bufferArray[1].flip();
    	
    	System.out.println(new String(bufferArray[0].array(),0,bufferArray[0].limit()));
    	System.out.println("---------");
    	System.out.println(new String(bufferArray[1].array(),0,bufferArray[1].limit()));
    	
    }

> 注意buffer首先被插入到数组，然后再将数组作为channel.read() 的输入参数。read()方法按照buffer在数组中的顺序将从channel中读取的数据写入到buffer，当一个buffer被写满后，channel紧接着向另一个buffer中写。  
> Scattering Reads在移动下一个buffer前，必须填满当前的buffer，这也意味着它不适用于动态消息(译者注：消息大小不固定)。换句话说，如果存在消息头和消息体，消息头必须完成填充（例如 128byte），Scattering Reads才能正常工作。

## 聚集（gather） ##

写入Channel是指在写操作时将多个buffer的数据写入同一个Channel， 将多个Buffer中的数据“聚集（gather）”后发送到Channel

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9kcGItYm9ib2thb3lhLXNtLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

/** * 聚集gether * @param args * @throws IOException */
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
    	FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/ag.txt"), StandardOpenOption.WRITE);
    	ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
    	ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);
    	// 写入内容
    	header.put("bobo".getBytes());
    	// 转换为读模式
    	header.flip();
    	// 写入内容
    	body.put("hello".getBytes());
    	// 转换为读模式
    	body.flip();
    	//write data into buffers
    	ByteBuffer[] bufferArray = {  header, body };
    	// 将这两个缓冲区的数据依次写入到文件中
    	channel.write(bufferArray);
    }

> buffers数组是write()方法的入参，write()方法会按照buffer在数组中的顺序，将数据写入到channel，注意只有position和limit之间的数据才会被写入。因此，如果一个buffer的容量为128byte，但是仅仅包含58byte的数据，那么这58byte的数据将被写入到channel中。因此与Scattering Reads相反，Gathering Writes能较好的处理动态消息。

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