Channel

Java NIO中最重要的Channel的实现：

FileChannel 从文件中读写数据。
DatagramChannel 能通过 UDP 读写网络中的数据。
SocketChannel 能通过 TCP 读写网络中的数据。
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。
正如你所看到的，这些通道涵盖了UDP和TCP网络IO，以及文件IO

1. FileChannel

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。

1.1 读取文件

操作步骤：

FileChannel是一个接口，需要通过使用一个InputStream、OutputStream或RandomAccessFile来获取FileChannel实例
分配一个Buffer
FileChannel调用read()把数据读到Buffer， 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。
用完FileChannel后必须将其关闭。
FileChannel读取数据到Buffer中的示例:

java

// 创建FileChanel
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("C:\\Users\\mi\\Downloads\\鬼吹灯上.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
// 创建Buffer
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
// 读取数据到buffer
int bytesReads = inChannel.read(buf);
while (bytesReads!=-1){
   System.out.println("读取： "+bytesReads);
   // 反转读写模式
   buf.flip();
   while (buf.hasRemaining()){
         System.out.println(buf.get());
   }
   // 调用 buffer.clear() 或 buffer.compact() 清除缓冲区内容
   buf.clear();
   bytesReads = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();
System.out.println("操作结束");

1.2 向FileChannel写数据

操作步骤：

FileChannel是一个接口，需要通过使用一个InputStream、OutputStream或RandomAccessFile来获取FileChannel实例
分配一个Buffer
清理Buffer, 将数据放入Buffer
FileChannel.write()将Buffer数据写到文件中

java

public static void main(String[] args) throws IOException {
   // 创建FileChanel
   FileOutputStream aFile = new FileOutputStream("C:\\Users\\mi\\Downloads\\demo.txt");
   FileChannel outChannel = aFile.getChannel();
   String strData = " fjsdlfjsdjfsdff fsdfsdfsdfjf;sdf;s sfsdfsd ";
   // 创建Buffer
   ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
   // 读取数据到buffer
   buf.clear();
   buf.put(strData.getBytes());
   // 反转读写模式
   buf.flip();
   while(buf.hasRemaining()) {
      outChannel.write(buf);
   }
   outChannel.close();
   System.out.println("操作结束");
}

提示

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

1.3 某个特定位置读/写

需要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。

java

long pos = channel.position();
channel.position(pos +123); // 当前位置向后移动123进行读写操作

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。
空洞文件的两个应用场景：

在使用迅雷下载文件时，还未下载完成，就发现该文件已经占据了全部文件大小的空间，这也是空洞文件；下载时如果没有空洞文件，多线程下载时文件就只能从一个地方写入，这就不能发挥多线程的作用了；如果有了空洞文件，可以从不同的地址同时写入，就达到了多线程的优势；
在创建虚拟机时，你给虚拟机分配了 100G 的磁盘空间，但其实系统安装完成之后，开始也不过只用了 3、4G 的磁盘空间，如果一开始就把 100G 分配出去，资源是很大的浪费。

1.4 获取文件大小

java

// 获取文件大小
long fileSize = outChannel.size();

1.5 截取文件

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：

java

channel.truncate(1024);  //截取文件的前1024个字节

1.6 强制写到磁盘

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。

1.7 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。

transferFrom(): 可以将数据从源通道传输到FileChannel中
transferTo()方法: transferTo()方法将数据从FileChannel传输到其他的channel中。

java

public static void main(String[] args) throws IOException {
    RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("C:\\Users\\mi\\Downloads\\aa.txt", "rw");
    FileChannel fromChannel = aFile.getChannel();
    RandomAccessFile bFile = new RandomAccessFile("C:\\Users\\mi\\Downloads\\bb.txt", "rw");
    FileChannel toChannel = bFile.getChannel();
    long size = fromChannel.size();
    // 直接覆盖
    // toChannel.transferFrom(fromChannel, 0 , size);
    // 两个文件合并, 起始位置若是toChannel.size()+1，将有一个未知字符
    toChannel.transferFrom(fromChannel, toChannel.size() , size);
    toChannel.close();
    fromChannel.close();
    System.out.println("over");
}

2. ServerSocketChannel

ServerSocketChannel负责监听传入的连接和创建新的SocketChannel对象，它本身从不传输数据, 也就是本身不实现读和写功能。 ServerSocketChannel是一个基于通道的socket监听器，和java.net.ServerSocket作用一样，但额外支持非阻塞下运行。

java

public class ServerSocketChannelDemo {

    public static final String GREETING = "Hello java nio.\r\n";
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        // 打开 ServerSocketChannel
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ServerSocket serverSocket = ssc.socket();
        // 服务端绑定8090端口
        serverSocket.bind(new InetSocketAddress(8090));
        // 设置为非阻塞模式
        ssc.configureBlocking(false);
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(GREETING.getBytes());
        while (true){
            System.out.println("等待客户端连接================");
            // 监听新的连接，返回一个包含新进来的连接的 SocketChannel。
            // 在非阻塞模式下,如果没有连接进来， 立即返回null。
            SocketChannel socketChannel = ssc.accept();
            if(socketChannel==null){
                System.out.println("服务器休息2S。。。。。");
                Thread.sleep(2000);
            }else {
                // 获取远程连接地址
                System.out.println("Incoming connection from: " + socketChannel.socket().getRemoteSocketAddress());
                // 读取Buffer 中的所有数据，rewind将读取开始位置设为0
                buffer.rewind();
                socketChannel.write(buffer);
                socketChannel.close();
            }
        }
    }
}

cmd窗口输入： telent 127.0.0.1 8090, 运行结果:
Alt text 客户端接收到服务端返回消息

3. SocketChannel

Java NIO中的SocketChannel是一个连接到TCP网络套接字的通道，主要用途用来处理网络I/O的通道。SocketChannel可以被多路复用。

3.1 SocketChannel特点

对于已经存在的socket不能创建SocketChannel
SocketChannel中提供的open接口创建的Channel并没有进行网络级联，需要使用connect接口连接到指定地址
未进行连接的SocketChannle执行I/O操作时，会抛出NotYetConnectedException
SocketChannel支持两种I/O模式：阻塞式和非阻塞式
SocketChannel 支持异步关闭。如果SocketChannel在一个线程上read阻塞，另一个线程对该SocketChannel调用shutdownInput，则读阻塞的线程将返回-1 表示没有读取任何数据；如果SocketChannel在一个线程上write阻塞，另一个线程对该SocketChannel调用shutdownWrite，则写阻塞的线程将抛出AsynchronousCloseException
SocketChannel 支持设定参数:
- SO_SNDBUF 套接字发送缓冲区大小
- SO_RCVBUF 套接字接收缓冲区大小
- SO_KEEPALIVE 保活连接
- O_REUSEADDR 复用地址
- SO_LINGER 有数据传输时延缓关闭Channel(只有在非阻塞模式下有用)
- TCP_NODELAY 禁用Nagle算法

3.2 SocketChannel的使用

java

  public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建 SocketChannel
        // 方式一
//        SocketChannel socketChanne2 = SocketChannel.open();
//        socketChanne2.connect(new InetSocketAddress("www.baidu.com", 80));
        // 方式二
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("www.sina.com", 80));
        boolean open = socketChannel.isOpen();// 测试 SocketChannel 是否为 open 状态
        System.out.println("=======open============" + open);
        boolean connected = socketChannel.isConnected();//测试 SocketChannel 是否已经被连接
        System.out.println("=========connected==========" + connected);
        boolean connectionPending = socketChannel.isConnectionPending();//测试 SocketChannel 是否正在进行连接
        System.out.println("========connectionPending===========" + connectionPending);
        boolean finishConnect = socketChannel.finishConnect();//校验正在进行套接字连接的 SocketChannel是否已经完成连接
        System.out.println("=========finishConnect==========" + finishConnect);
        socketChannel.configureBlocking(false);
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(32);
        socketChannel.read(byteBuffer);
        Boolean keepAlive = socketChannel.getOption(StandardSocketOptions.SO_KEEPALIVE);
        Integer soRcvbuf = socketChannel.getOption(StandardSocketOptions.SO_RCVBUF);
        // 反转读写模式
        byteBuffer.flip();
        while(byteBuffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(byteBuffer.get());
        }
        socketChannel.close();
        System.out.println("read over");
        System.out.println(keepAlive);
        System.out.println(soRcvbuf);
    }

4. DatagramChannel

使用DatagramChannel来处理UDP的数据传输。和TCP不同，UDP不是面向连接的协议。使用UDP时，只要知道服务器的IP和端口就可以直接向对方发送数据。

java

@Test
public void testClient() throws IOException {
   // 打开 DatagramChannel
   DatagramChannel receiveChannel = DatagramChannel.open();
   //设置为非阻塞模式
   receiveChannel.configureBlocking(false);
   receiveChannel.bind(new InetSocketAddress(10086));
   ByteBuffer receiveBuffer = ByteBuffer.allocate(512);
   while (true) {
      receiveBuffer.clear();
      // 通过 receive()接收 UDP 包
      SocketAddress receiveAddr = receiveChannel.receive(receiveBuffer);
      receiveBuffer.flip();
      System.out.print(receiveAddr.toString() + " ");
      System.out.println(Charset.forName("UTF-8").decode(receiveBuffer));
   }
}

@Test
// 发送数据
public void testServer() throws IOException, InterruptedException {
   // 打开 DatagramChannel
   DatagramChannel server = DatagramChannel.open();
   //设置为非阻塞模式
   server.configureBlocking(false);
   while (true){
      // 通过 send()发送 UDP 包
      server.send(ByteBuffer.wrap("server msg:  send".getBytes()), new InetSocketAddress("127.0.0.1",10086));
      System.out.println("发包端发包");
      Thread.sleep(1000);
   }
}

Channel ​

1. FileChannel ​

1.1 读取文件 ​

1.2 向FileChannel写数据 ​

1.3 某个特定位置读/写 ​

1.4 获取文件大小 ​

1.5 截取文件 ​

1.6 强制写到磁盘 ​

1.7 通道之间的数据传输 ​

2. ServerSocketChannel ​

3. SocketChannel ​

3.1 SocketChannel特点 ​

3.2 SocketChannel的使用 ​

4. DatagramChannel ​

Channel

1. FileChannel

1.1 读取文件

1.2 向FileChannel写数据

1.3 某个特定位置读/写

1.4 获取文件大小

1.5 截取文件

1.6 强制写到磁盘

1.7 通道之间的数据传输

2. ServerSocketChannel

3. SocketChannel

3.1 SocketChannel特点

3.2 SocketChannel的使用

4. DatagramChannel