摘要：通常來說所有的的操作都是從開始的一個類似于一個和對比我們可以在同一個中執行讀和寫操作然而同一個僅僅支持讀或寫可以異步地讀寫而是阻塞的同步讀寫總是從中讀取數據或將數據寫入到中類型有文件操作操作操作操作使用在服務器端這些通道涵蓋了和網絡以及文件

通常來說, 所有的 NIO 的 I/O 操作都是從 Channel 開始的. 一個 channel 類似于一個 stream.
java Stream 和 NIO Channel 對比

我們可以在同一個 Channel 中執行讀和寫操作, 然而同一個 Stream 僅僅支持讀或寫.

Channel 可以異步地讀寫, 而 Stream 是阻塞的同步讀寫.

Channel 總是從 Buffer 中讀取數據, 或將數據寫入到 Buffer 中.

Channel 類型有:

FileChannel, 文件操作

DatagramChannel, UDP 操作

SocketChannel, TCP 操作

ServerSocketChannel, TCP 操作, 使用在服務器端.
這些通道涵蓋了 UDP 和 TCP網絡 IO以及文件 IO.

基本的 Channel 使用例子:

public static void main( String[] args ) throws Exception
{
    RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("/Users/xiongyongshun/settings.xml", "rw");
    FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

    int bytesRead = inChannel.read(buf);
    while (bytesRead != -1) {
        buf.flip();

        while(buf.hasRemaining()){
            System.out.print((char) buf.get());
        }

        buf.clear();
        bytesRead = inChannel.read(buf);
    }
    aFile.close();
}

FileChannel 是操作文件的Channel, 我們可以通過 FileChannel 從一個文件中讀取數據, 也可以將數據寫入到文件中.
注意, FileChannel 不能設置為非阻塞模式.

RandomAccessFile aFile     = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");
FileChannel      inChannel = aFile.getChannel();

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

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);
}

當我們對 FileChannel 的操作完成后, 必須將其關閉

channel.close(); 

long pos channel.position();
channel.position(pos +123);

我們可以通過 channel.size()獲取關聯到這個 Channel 中的文件的大小. 注意, 這里返回的是文件的大小, 而不是 Channel 中剩余的元素個數.

channel.truncate(1024);

將文件的大小截斷為1024字節.

我們可以強制將緩存的未寫入的數據寫入到文件中:

channel.force(true);

SocketChannel 是一個客戶端用來進行 TCP 連接的 Channel.
創建一個 SocketChannel 的方法有兩種:

打開一個 SocketChannel, 然后將其連接到某個服務器中

當一個 ServerSocketChannel 接受到連接請求時, 會返回一個 SocketChannel 對象.

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

socketChannel.close(); 

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

如果 read()返回 -1, 那么表示連接中斷了.

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);
}

我們可以設置 SocketChannel 為異步模式, 這樣我們的 connect, read, write 都是異步的了.

連接

socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://example.com", 80));

while(! socketChannel.finishConnect() ){
    //wait, or do something else...    
}

在異步模式中, 或許連接還沒有建立, connect 方法就返回了, 因此我們需要檢查當前是否是連接到了主機, 因此通過一個 while 循環來判斷.

讀寫

在異步模式下, 讀寫的方式是一樣的.
在讀取時, 因為是異步的, 因此我們必須檢查 read 的返回值, 來判斷當前是否讀取到了數據.

ServerSocketChannel 顧名思義, 是用在服務器為端的, 可以監聽客戶端的 TCP 連接, 例如:

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
while(true){
    SocketChannel socketChannel =
            serverSocketChannel.accept();

    //do something with socketChannel...
}

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.close();

我們可以使用ServerSocketChannel.accept()方法來監聽客戶端的 TCP 連接請求, accept()方法會阻塞, 直到有連接到來, 當有連接時, 這個方法會返回一個 SocketChannel 對象:

while(true){
    SocketChannel socketChannel =
            serverSocketChannel.accept();

    //do something with socketChannel...
}

在非阻塞模式下, accept()是非阻塞的, 因此如果此時沒有連接到來, 那么 accept()方法會返回null:

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...
        }
}

DatagramChannel 是用來處理 UDP 連接的.

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

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

channel.receive(buf);

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("example.com", 80));

因為 UDP 是非連接的, 因此這個的 connect 并不是向 TCP 一樣真正意義上的連接, 而是它會講 DatagramChannel 鎖住, 因此我們僅僅可以從指定的地址中讀取或寫入數據.

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

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本文標題為: Java NIO 的前生今世 之二 NIO Channel 小結
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