Java NIO 教程（二）Channel

一. Channel概述

作用：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。
与传统IO流比较：
1. 传统的IO流：CPU处理IO，性能损耗太大，读写单向的
2. Channel：不需要向CPU申请权限，专门用于IO，读写可以双向，可以异步读写
Channel的实现：
1. FileChannel ：从文件中读写数据。
2. SocketChannel：能通过TCP读写网络中的数据。
3. ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。
4. DatagramChannel：能通过UDP读写网络中的数据。

二. FileChannel（*注：请先点击查看第三部分Buffer，再继续）

对文件内容进行解析

步骤：
1. 打开FileChannel
2. 创建buffer对象
3. 从FileChannel中读取数据
4. 循环读取buffer
5. 关闭file对象和FileChannel对象

实例：

/**

 * 用filechannel进行文件内容解析

 */

private static void fileChannelTest() {

    RandomAccessFile aFile = null;

    FileChannel inChannel=null;

    try {

        //1.打开FileChannel

        aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");

        inChannel = aFile.getChannel();

        //2.创建buffer对象

        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

        //3.从FileChannel读取数据：把channel中的数据读取到buffer中，bytesRead表示有多少字节读到了buffer中

        int bytesRead = inChannel.read(buf);

        //4.循环读取buffer

        while (bytesRead != -1) {

            //4.1.将buffer从写切换成读

            buf.flip();

            while(buf.hasRemaining()){

                //4.2.获取buf中的字节，转换成char

                System.out.print((char) buf.get());

            }

            //4.3.清除buffer

            buf.clear();

            //4.4.再次从FileChannel读取数据

            bytesRead = inChannel.read(buf);

        }

        //5.关闭file对象和channel对象

        aFile.close();

        inChannel.close();

    } catch (IOException e) {

        e.printStackTrace();

    }

}

复制文件

步骤：
1. 得到源文件通道
2. 得到目标文件通道
3. 设置position和count
4. 将源文件通道数据写入目标文件通道
5. 关闭FileChannel对象

实例：

/**

* 用filechannel进行文件复制

*/

private static void fileCopyWithFileChannel(){

    try {

        RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");

        //1.得到源文件通道

        FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();



        RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");

        //2.得到目标文件通道

        FileChannel      toChannel = toFile.getChannel();



        //3.设置position和count

        long position = 0;

        long count = fromChannel.size();



        //4.将源文件通道的数据写入到目标文件通道

        toChannel.transferFrom(fromChannel, position, count);

        fromFile.close();

        toFile.close();

    }catch (IOException e){

        e.printStackTrace();

    }

}

其他FileChannel方法
- FileChannel的position方法
  1. 概述：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。
  2. 实例：
```
//获取position

long pos = channel.position();

//设置position

channel.position(pos +123);
```
- FileChannel的size方法
  1. 概述：FileChannel实例的size()方法将返回该实例所关联文件的大小
  2. 实例：
```
//获取实例所关联文件的大小

long fileSize = channel.size();
```
- FileChannel的truncate方法
  1. 概述：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
  2. 实例：
```
//截取文件的前1024个字节。

channel.truncate(1024);
```
- FileChannel的force方法
  1. 概述：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。
  2. 实例：
```
//同时将文件数据和元数据强制写到磁盘上

channel.force(true);
```

三. SocketChannel

socket通信--客户端（阻塞模式下）

步骤
1. 打开 SocketChannel
2. 新建读，写buffer
3. 写入 SocketChannel
4. 读取 SocketChannel

实现

//“WebClient客户端”需要配合“WebServer服务端”测试

public class WebClient {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        try {

            //1.打开SocketChannel

            SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();

            socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000));



            //2.新建读，写buffer

            ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(32);

            ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(32);



            //3.1.向writeBuffer中放入值

            writeBuffer.put("hello".getBytes());

            //3.2.将buffer从写转换成读

            writeBuffer.flip();



            while (true) {

                //3.3.使buffer的position置0

                writeBuffer.rewind();

                //3.4.将writeBuffer中的内容写入socketChannel

                socketChannel.write(writeBuffer);



                readBuffer.clear();

                //4.读取socketChannel的内容到readBuffer

                socketChannel.read(readBuffer);

                System.out.println(new String(readBuffer.array()));

            }

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

socket通信--客户端（非阻塞模式下）
1. 步骤：
  1. 在阻塞模式的第1步添加“设置channel为非阻塞模式”
  2. 然后在连接的地方判断是否连接上
2. 注意：
  1. 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()
  2. 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
  3. 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。
  4. 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。
3. 实现：
```
//设置SocketChannel为非阻塞模式

socketChannel.configureBlocking(false);

socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000));

//判断连接是否完成

while(! socketChannel.finishConnect() ){

    //如果没有完成连接进入这里等待

}
```

四. ServerSocketChannel

socket通信--服务端（建议非阻塞模式）

步骤：
1. 打开 SocketChannel
2. 设置 serverSocketChannel非阻塞
3. 新建读，写buffer
4. 监听连接进来的 SocketChannel (通过 serverSocketChannel获取 socketChannel)
5. 写入 SocketChannel
6. 读取 SocketChannel
注意：非阻塞模式下，获取socketChannel后一定要判空，因为accpet会立即返回一个socketChannel（第4条位置）

实现：


public class WebServer {

    public static void main(String[] args) {

        try {

            //1.打开ServerSocketChannel

            ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

            serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000));

            //2.设置非阻塞

            serverSocketChannel.configureBlocking(false);



            //3.新建读，写buffer

            ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(32);

            ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(32);



            //3.1.向writeBuffer中放入值

            writeBuffer.put("hello".getBytes());

            //3.2.将buffer从写转换成读

            writeBuffer.flip();



            while(true){

                //4.监听进入的SocketChannel(获取SocketChannel)

                SocketChannel socketChannel =

                        serverSocketChannel.accept();

                if (socketChannel!=null){

                    //5.1.使buffer的position置0

                    writeBuffer.rewind();

                    //5.2.将writeBuffer中的内容写入socketChannel

                    socketChannel.write(writeBuffer);



                    readBuffer.clear();

                    //6.读取socketChannel的内容到readBuffer

                    socketChannel.read(readBuffer);

                    System.out.println(new String(readBuffer.array()));

                }

            }

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

五. DatagramChannel

概述：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。

第一种方式发送UDP包

步骤：
1. 打开DatagramChannel(在这里绑定端口的时候，参数只需要写端口，因为只是指定哪个端口可以接收)
2. 新建读，写buffer
3. 发送给指定的主机和端口
4. 接收内容到readBuffer

实现：

public class WebClient {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        try {

            //1.打开DatagramChannel

            DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();

            //1.1.指定端口用来接收数据包

            datagramChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));



            //2.新建读，写buffer

            ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(32);

            ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(32);



            //3.1.向writeBuffer中放入值

            writeBuffer.put("hello".getBytes());

            //3.2.将buffer从写转换成读

            writeBuffer.flip();



            while (true) {

                //3.3.使buffer的position置0

                writeBuffer.rewind();

                //3.4.将writeBuffer中的内容发送给指定主机和端口

                datagramChannel.send(writeBuffer,new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000));



                readBuffer.clear();

                //4.接收内容到readBuffer

                datagramChannel.receive(readBuffer);

                System.out.println(new String(readBuffer.array()));

            }

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

第二种方式发送UDP包

通常方式连接并操作（与SocketChannel相同）数据传送方面没有保障
注意：这种方式是通过指定特定主机的连接后才可以使用，但是并不是真的连接，只是锁住DatagramChannel

实现：

public class WebClient {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        try {

            //1.打开DatagramChannel

            DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();

            datagramChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000));



            //2.新建读，写buffer

            ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(32);

            ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(32);



            //3.1.向writeBuffer中放入值

            writeBuffer.put("hello".getBytes());

            //3.2.将buffer从写转换成读

            writeBuffer.flip();



            while (true) {

                //3.3.使buffer的position置0

                writeBuffer.rewind();

                //3.4.将writeBuffer中的内容写入socketChannel

                datagramChannel.write(writeBuffer);



                readBuffer.clear();

                //4.读取DatagramChannel的内容到readBuffer

                datagramChannel.read(readBuffer);

                System.out.println(new String(readBuffer.array()));

            }

        } catch (IOException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

}

Java NIO 教程（二）Channel

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