Java NIO 通道的实现类型

文件通道

Java NIO中的FileChannel是一个连接到文件的通道。可以通过文件通道读写文件。 

FileChannel无法设置为非阻塞模式，它总是运行在阻塞模式下。 

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("data/nio-data.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。如： 

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();  
  
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
buf.clear();  
buf.put(newData.getBytes());  
  
buf.flip();  
  
while(buf.hasRemaining()) {  
    channel.write(buf);  
}  

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： 

channel.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。 
下面的例子同时将文件数据和元数据强制写到磁盘上： 

channel.force(true);  

Socket 通道

Java NIO中的SocketChannel是一个连接到TCP网络套接字的通道。可以通过以下2种方式创建SocketChannel： 

• 打开一个SocketChannel并连接到互联网上的某台服务器。
• 一个新连接到达ServerSocketChannel时，会创建一个SocketChannel。

打开 SocketChannel 

SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();  
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com", 80));  

关闭 SocketChannel 

socketChannel.close();  

从 SocketChannel 读取数据 

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

首先，分配一个Buffer。从SocketChannel读取到的数据将会放到这个Buffer中。 

然后，调用SocketChannel.read()。该方法将数据从SocketChannel 读到Buffer中。read()方法返回的int值表示读了多少字节进Buffer里。如果返回的是-1，表示已经读到了流的末尾（连接关闭了）。 

写入 SocketChannel 

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();  
  
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
buf.clear();  
buf.put(newData.getBytes());  
  
buf.flip();  
  
while(buf.hasRemaining()) {  
    channel.write(buf);  
}  

注意SocketChannel.write()方法的调用是在一个while循环中的。Write()方法无法保证能写多少字节到SocketChannel。所以，我们重复调用write()直到Buffer没有要写的字节为止。

非阻塞模式 

可以设置 SocketChannel 为非阻塞模式（non-blocking mode）.设置之后，就可以在异步模式下调用connect(), read() 和write()了。

connect() 
如果SocketChannel在非阻塞模式下，此时调用connect()，该方法可能在连接建立之前就返回了。为了确定连接是否建立，可以调用finishConnect()的方法。像这样：

ocketChannel.configureBlocking(false);  
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com", 80));  
  
while(! socketChannel.finishConnect() ){  
    //wait, or do something else...  
} 

write() 

非阻塞模式下，write()方法在尚未写出任何内容时可能就返回了。所以需要在循环中调用write()。前面已经有例子了，这里就不赘述了。 

read() 

非阻塞模式下,read()方法在尚未读取到任何数据时可能就返回了。所以需要关注它的int返回值，它会告诉你读取了多少字节。 

非阻塞模式与选择器 

非阻塞模式与选择器搭配会工作的更好，通过将一或多个SocketChannel注册到Selector，可以询问选择器哪个通道已经准备好了读取，写入等。Selector与SocketChannel的搭配使用会在后面详讲。

ServerSocket 通道 

Java NIO中的 ServerSocketChannel 是一个可以监听新进来的TCP连接的通道，就像标准IO中的ServerSocket一样。ServerSocketChannel类在 java.nio.channels包中。

//通过调用 ServerSocketChannel.open() 方法来打开ServerSocketChannel ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999)); while(true){ SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); //do something with socketChannel... } //通过调用ServerSocketChannel.close() 方法来关闭ServerSocketChannel.serverSocketChannel.close(); 

监听新进来的连接 

通过 ServerSocketChannel.accept() 方法监听新进来的连接。当 accept()方法返回的时候，它返回一个包含新进来的连接的 SocketChannel。因此，accept()方法会一直阻塞到有新连接到达。 通常不会仅仅只监听一个连接，在while循环中调用 accept()方法. 如下面的例子： 

while(true){  
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();  
  
    //do something with socketChannel...  
}  

当然，也可以在while循环中使用除了true以外的其它退出准则。 

非阻塞模式 
ServerSocketChannel可以设置成非阻塞模式。在非阻塞模式下，accept() 方法会立刻返回，如果还没有新进来的连接，返回的将是null。 因此，需要检查返回的SocketChannel是否是null。如：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();  
  
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));  
serverSocketChannel.configureBlocking(false);  
  
while(true){  
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();  
  
    if(socketChannel != null){  
        //do something with socketChannel...  
    }  
}  

Datagram 通道 

Java NIO中的DatagramChannel是一个能收发UDP包的通道。因为UDP是无连接的网络协议，所以不能像其它通道那样读取和写入。它发送和接收的是数据包。 

打开 DatagramChannel 

DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();  
channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));  

这个例子打开的 DatagramChannel可以在UDP端口9999上接收数据包。 

接收数据 

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
buf.clear();  
channel.receive(buf);  

receive()方法会将接收到的数据包内容复制到指定的Buffer. 如果Buffer容不下收到的数据，多出的数据将被丢弃。

发送数据

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();  
  
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
buf.clear();  
buf.put(newData.getBytes());  
buf.flip();  
  
int bytesSent = channel.send(buf, new InetSocketAddress("jenkov.com", 80)); 

这个例子发送一串字符到”jenkov.com”服务器的UDP端口80。 因为服务端并没有监控这个端口，所以什么也不会发生。也不会通知你发出的数据包是否已收到，因为UDP在数据传送方面没有任何保证。  

连接到特定的地址

可以将DatagramChannel“连接”到网络中的特定地址的。由于UDP是无连接的，连接到特定地址并不会像TCP通道那样创建一个真正的连接。而是锁住DatagramChannel ，让其只能从特定地址收发数据。

channel.connect(new InetSocketAddress("jenkov.com", 80));  

当连接后，也可以使用read()和write()方法，就像在用传统的通道一样。只是在数据传送方面没有任何保证。这里有几个例子：  

int bytesRead = channel.read(buf);  
int bytesWritten = channel.write(but);  

管道（Pipe）

Java NIO 管道是2个线程之间的单向数据连接。Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道，从source通道读取。 

创建管道

Pipe pipe = Pipe.open();  

向管道写数据

要向管道写数据，需要访问sink通道。像这样：   

Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();  

通过调用SinkChannel的write()方法，将数据写入SinkChannel,像这样： 

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();  
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
buf.clear();  
buf.put(newData.getBytes());  
  
buf.flip();  
  
while(buf.hasRemaining()) {  
    sinkChannel.write(buf);
}  

从管道读取数据 

从读取管道的数据，需要访问source通道，像这样： 

Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();  

调用source通道的read()方法来读取数据，像这样： 

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

read()方法返回的int值会告诉我们多少字节被读进了缓冲区。