NIO之FileChannel解读

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2023-10-10 21:27 18阅读 0赞

**目录**

基本概述

打开 FileChannel

从 FileChannel 读取数据

向 FileChannel 写数据

关闭 FileChannel

FileChannel 的 position 方法

FileChannel 的 size 方法

FileChannel 的 truncate 方法

FileChannel 的 force 方法

FileChannel 的 transferTo 和 transferFrom 方法

Scatter/Gather

Scattering Reads

Gathering Writes

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### 基本概述 ###

**FileChannel 类可以实现常用的 read，write 以及 scatter/gather 操作，**同时它也提 供了很多专用于文件的新方法。这些方法中的许多都是我们所熟悉的文件操作。

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下面是一个使用 FileChannel 读取数据到 Buffer 中的示例 ：

> RandomAccessFile既可以读取文件内容，也可以向文件输出数据。同时RandomAccessFile支持“随机访问”的方式，程序快可以直接跳转到文件的任意地方来读写数据。

public class FileChannelDemo {
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            RandomAccessFile aFile = new
                    RandomAccessFile("d:\\atguigu\\01.txt", "rw");
            FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
            ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
            int bytesRead = inChannel.read(buf);
            while (bytesRead != -1) {
                System.out.println("读取： " + bytesRead);
                buf.flip();
                while (buf.hasRemaining()) {
                    System.out.print((char) buf.get());
                }
                buf.clear();
                bytesRead = inChannel.read(buf);
            }
            aFile.close();
            System.out.println("操作结束");
        }
    }

Buffer 通常的操作

> 将数据写入缓冲区
> 
> 调用 buffer.flip() 反转读写模式
> 
> 从缓冲区读取数据
> 
> 调用 buffer.clear() 或 buffer.compact() 清除缓冲区内容

### 打开 FileChannel ###

在使用 FileChannel 之前，必须先打开它。但是，我们无法直接打开一个 FileChannel，需要通过使用一个 InputStream、OutputStream 或 RandomAccessFile 来获取一个 FileChannel 实例。下面是通过 RandomAccessFile 打开 FileChannel 的示例：

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("d:\\atguigu\\01.txt", "rw");
    FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

### 从 FileChannel 读取数据 ###

调用多个 read()方法之一从 FileChannel 中读取数据。如：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
    int bytesRead = inChannel.read(buf);

首先，分配一个 Buffer。从 FileChannel 中读取的数据将被读到 Buffer 中。然后，调 用 FileChannel.read()方法。该方法将数据从 FileChannel 读取到 Buffer 中。read() 方法返回的 int 值表示了有多少字节被读到了 Buffer 中。如果返回-1，表示到了文件 末尾。

### 向 FileChannel 写数据 ###

使用 FileChannel.write()方法向 FileChannel 写数据，该方法的参数是一个 Buffer。

public class FileChannelDemo {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            RandomAccessFile aFile = new
                    RandomAccessFile("d:\\atguigu\\01.txt", "rw");
            FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
            String newData = "New String to write to file..." +
                    System.currentTimeMillis();
            ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(48);
            buf1.clear();
            buf1.put(newData.getBytes());
            buf1.flip();
    
            while (buf1.hasRemaining()) {
                inChannel.write(buf1);
            }
            inChannel.close();
        }
    }

注意 FileChannel.write()是在 while 循环中调用的。因为无法保证 write()方法一次能向 FileChannel 写入多少字节，因此需要重复调用 write()方法，直到 Buffer 中已经没 有尚未写入通道的字节。

### 关闭 FileChannel ###

用完 FileChannel 后必须将其关闭。如：

inChannel.close();

### FileChannel 的 position 方法 ###

有时可能需要在 FileChannel 的某个特定位置进行数据的读/写操作。可以通过调用 position()方法获取 FileChannel 的当前位置。也可以通过调用 position(long pos)方 法设置 FileChannel 的当前位置。

这里有两个例子:
    long pos = channel.position();
    channel.position(pos +123);

如果将位置设置在文件结束符之后，然后试图从文件通道中读取数据，读方法将返回- 1 （文件结束标志）。

如果将位置设置在文件结束符之后，然后向通道中写数据，文件将撑大到当前位置并 写入数据。这可能导致“文件空洞”，磁盘上物理文件中写入的数据间有空隙。

### FileChannel 的 size 方法 ###

FileChannel 实例的 size()方法将返回该实例所关联文件的大小。如:

long fileSize = channel.size();

### FileChannel 的 truncate 方法 ###

可以使用 FileChannel.truncate()方法截取一个文件。截取文件时，文件将中指定长度 后面的部分将被删除。如：

channel.truncate(1024);

这个例子截取文件的前 1024 个字节。

### FileChannel 的 force 方法 ###

FileChannel.force()方法将通道里尚未写入磁盘的数据强制写到磁盘上。出于性能方面的考虑，操作系统会将数据缓存在内存中，所以无法保证写入到 FileChannel 里的 数据一定会即时写到磁盘上。要保证这一点，需要调用 force()方法。

force()方法有一个 boolean 类型的参数，指明是否同时将文件元数据（权限信息等） 写到磁盘上。

### FileChannel 的 transferTo 和 transferFrom 方法 ###

通道之间的数据传输：

**如果两个通道中有一个是 FileChannel，**那你可以直接将数据从一个 channel 传输到 另外一个 channel。

（1）transferFrom()方法

FileChannel 的 transferFrom()方法可以将数据从源通道传输到 FileChannel 中（译 者注：这个方法在 JDK 文档中的解释为将字节从给定的可读取字节通道传输到此通道 的文件中）。下面是一个 FileChannel 完成文件间的复制的例子：

public class FileChannelWrite {
        public static void main(String args[]) throws Exception {
            RandomAccessFile aFile = new
                    RandomAccessFile("d:\\atguigu\\01.txt", "rw");
            FileChannel fromChannel = aFile.getChannel();
            RandomAccessFile bFile = new
                    RandomAccessFile("d:\\atguigu\\02.txt", "rw");
            FileChannel toChannel = bFile.getChannel();
            long position = 0;
            long count = fromChannel.size();
            toChannel.transferFrom(fromChannel, position, count);
            aFile.close();
            bFile.close();
            System.out.println("over!");
        }
    }

方法的输入参数 position 表示从 position 处开始向目标文件写入数据，count 表示最 多传输的字节数。如果源通道的剩余空间小于 count 个字节，则所传输的字节数要小 于请求的字节数。此外要注意，在 SoketChannel 的实现中，SocketChannel 只会传 输此刻准备好的数据（可能不足 count 字节）。因此，SocketChannel 可能不会将请 求的所有数据(count 个字节)全部传输到FileChannel 中。

（2）transferTo()方法

transferTo()方法将数据从 FileChannel 传输到其他的 channel 中。

### Scatter/Gather ###

Java NIO 开始支持 scatter/gather，scatter/gather 用于描述从 Channel 中读取或 者写入到 Channel 的操作。

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。 因此，Channel 将从 Channel 中读取的数据“分散（scatter）”到多个 Buffer 中。

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，因此，Channel 将多个 Buffer 中的数据“聚集（gather）”后发送到 Channel。

scatter / gather 经常用于需要将传输的数据分开处理的场合，例如传输一个由消息头 和消息体组成的消息，你可能会将消息体和消息头分散到不同的 buffer 中，这样你可 以方便的处理消息头和消息体。

#### Scattering Reads ####

Scattering Reads 是指数据从一个 channel 读取到多个 buffer 中。如下图描述：

![8bc90ee0365b443987212d3f19a9db9a.png][]

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
    ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
    ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
    channel.read(bufferArray);

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。

#### Gathering Writes ####

Gathering Writes 是指数据从多个 buffer 写入到同一个 channel。如下图描述：

![c42b381131714d72865a28a8e6779169.png][]

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
    ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
    //write data into buffers
    ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
    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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