NIO：文件通道与网络通道讲解

通道是java.nio的一个创新，既不是一个扩展，也不是一个增强，而是一种全新的IO交流方式，可以提供与IO服务的直接连接，

Channel用于在字节缓冲区和通道另一侧的实体(文件或套接字)之间有效的传输数据

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类库介绍

顶层接口Channel：

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子接口ReadableByteChannel，定义了一个通道可以读的行为

子接口WritableByteChannel，定义了一个通道可以写的行为：

所以，当一个通道实现了ReadableChannel接口，那么该通道就可以读，当一个通道实现了WritableChannel，那么该通道就可以写，如果同时实现了两个接口，则该通道就既可以读，也可以写，是双向的

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可以看到ByteChannel引申了可读和可写的接口，这是一种便捷的技巧，后面实现了ByteChannel的类就同时具有了读和写的能力，但是这样确是没有意义的，为什么这样说，对于网络通道来说，双向是正常的，但是对于

文件通道来说，有些就是单向

的，比如FileInputStream获得的文件通道，就只具有可读的特性，

虽然也有write方法，这是因为ByteChannel接口的缘故，但是调用该方法会抛出相应的异常

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Scatter和Gather是定义了对缓冲区数组进行操作，这里了解即可，并不常用：

文件通道：

网络通道：

文件通道

从上面的类图可以看出，文件通道主要的类只有一个，那就是

FileChannel

，刚才在上面也提到了通过单向文件流如FileInputStream获得的FileChannel，是不能写的，那么首先先来学习一下如何获得通道，获得通道并不能直接去new一个FileChannle，而是通过下面这三种流调用getChannel()方法来获得，这三种流：FileInputStream，FileOutputStream，RandomAccessFile

demo：

public class FileChannelDemo {
    public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException {
        FileInputStream file = new FileInputStream("e:\\sun.jpg");
        FileOutputStream file2 = new FileOutputStream("e:\\sun.jpg");
        RandomAccessFile file3 = new RandomAccessFile("e:\\sun.jpg", "rw");
        FileChannel channel = file.getChannel();
        FileChannel channel2 = file2.getChannel();
        FileChannel channel3 = file3.getChannel();
    }
}

演示一下单向通道虽然同时有read和write方法，但是错误的调用会抛出相应的异常，下面的demo我通过输出流打开了一个通道，调用了read方法，编译没有报错，但是运行出错，错误的含义很明确：

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得到文件通道后，就可以通过缓冲区来输入输出二进制数据了，这里通过一个复制文件的例子来实例一下，演示用法

public class FileChannelDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.拿到两个流
        File file = new File("e:\\sun.jpg");
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("e:\\sun2.jpg");
        //2.拿到两个通道
        FileChannel inChannel = fileInputStream.getChannel();
        FileChannel outChannel = fileOutputStream.getChannel();
        //3.按照文件大小开辟缓冲区
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate((int)file.length());
        //4.读取到缓冲区中，再从缓冲区中写到文件通道中,完成复制
        inChannel.read(byteBuffer);
        byteBuffer.flip();
        outChannel.write(byteBuffer);
        //5.关闭通道
        inChannel.close();
        outChannel.close();
    }
}

nio还提供了直接从通道到通道的方法，所以上面的例子还可以这样写

public class FileChannelDemo3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.拿到两个流
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("e:\\sun.jpg");
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("e:\\sun2.jpg");
        //2.通过流拿到通道
        FileChannel inChannel = fileInputStream.getChannel();
        FileChannel outChannel = fileOutputStream.getChannel();
        //3.通道之间的传输
        outChannel.transferFrom(inChannel,0, inChannel.size());
        //4.关闭通道
        inChannel.close();
        outChannel.close();
    }
}

channel to channel

就是FileChannel类添加的一些优化方法，以提高传输过程中的效率问题，共提供了两个方法：transferTo和transferFrom

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这两个方法允许将一个通道交叉连接到另一个通道，直接绕过了缓冲区，操作系统提供了本地支持的话，传输大量数据时，这会是一个巨大的帮助。需要注意的是，这两个方法

不能用于两个网络通道之间

，可以是两个文件通道，但是

传参可以是网络通道

，也就是说对于transferFrom，把网络通道上的数据直接交给一个输出文件流这种操作是可以的。请求的数据传输将从 position参数指定的位置开始，传输的字节数不超过count参数的值，实际传输的字节数可能会少于请求的字节数

对于传输数据来源是一个文件的 transferTo( )方法，如果position + count的值大于文件的 size 值，传输会在文件尾的位置终止。假如传输的目的地是一个非阻塞模式的 socket 通道，那么当发送队列（send queue）满了之后传输就可能终止，并且如果输出队列（output queue）已满的话可能不会发送任何数据。类似地，对于 transferFrom( )方法：如果来源src是另外一个 FileChannel 并且已经到达文件尾，那么传输将提早终止；如果来源src是一个非阻塞 socket 通道，只有当前处于队列中的数据才会被传输（可能没有数据）。由于网络数据传输的非确定性，阻塞模式的 socket 也可能会执行部分传输，这取决于操作系统。许多通道实现都是提供它们当前队列中已有的数据而不是等待您请求的全部数据都准备好。

网络通道

网络通道的类图在上面也已经给出了，网络通道主要有三个：

DatagramChannel

，

SocketChannel

和

ServerSocketChannel

，这三个通道都是间接继承自

SelectableChannel

，该抽象类定义了该通道阻塞相关的方法

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ServerSocketChannel

先来看看ServerSocketChannel的api

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使用静态的open方法打开该通道，然后需要为该通道绑定端口号，由于该通道没有bind方法，所以需要调用socket方法，先拿到对应的socket，然后利用socket的bind方法，进行绑定端口。通过accept方法来监听连接，通过一个实例来看一下：

public class ServerSocketChannelDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        //1.创建一个ServerSocketChannel
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        //2.绑定端口
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8888));
        //3.设置非阻塞模式
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        //4.服务器开始工作
        while (true) {
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            if(socketChannel == null) {
                System.out.println("服务器先去做其他事情了...");
                Thread.sleep(1000);
            } else {
                System.out.println("有连接接入,欢迎："+socketChannel.getRemoteAddress());
                //5.包装要发送的数据
                String msg = "Hello,This is server";
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(msg.length());
                buffer.put(msg.getBytes());
                buffer.flip();
                socketChannel.write(buffer);
            }
        }
    }
}

SocketChanel

ServerSocketChannel是用来建立连接的，那么SocketChannel就是用来通信的，也是用的最多的通道，在建立连接时，accpet成功后，也即是建立连接成功后就会返回一个SocketChannel，SocketChannel的api：

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其他的方法类比ServerSocketChannl，需要说明的方法是connect方法和finishConnect方法，规定只有在使用了connect方法之后，才可以使用finishConnect方法。由于是非阻塞的，所以connect方法会立即返回，如果返回false，那么后续的建立连接就需要通过finishConnect方法来进行，可以看一下代码示例

同样由于是非阻塞模式，所以在read的时候需要加上while循环，让read操作不断的去读，这样才能避免服务端发送消息后，客户端没有读到的结果，具体的代码示例：

package SocketChannel;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;

/**
 * 
 */
public class SocketChannelDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        //1.创建SocketChannel
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        //2.设置非阻塞模式
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //3.连接服务器
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8888));
        //4.如果没连接上，先去做其他事情
        while (!socketChannel.finishConnect()) {
            System.out.println("服务器没有相应，我想去做其他事情了");
            Thread.sleep(1000);
        }
        //5.连接上了，准备缓冲区，接收数据
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        while (socketChannel.read(buffer) == 0) {
            Thread.sleep(200);
            System.out.println("通道数据没准备好，先去做其他事情");
        }
        buffer.flip();
        byte[] array = buffer.array();
        System.out.println(new String(array));
        buffer.clear();
        socketChannel.close();
    }
}

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42220532/article/details/103373833

类库介绍

文件通道

网络通道

ServerSocketChannel

SocketChanel

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