第三章：（4）Channel 通道
一、Channel 基本介绍
（1）NIO 的通道类似于流，但有些区别如下：
① 通道可以同时进行读写，而流只能读或者只能写；
② 通道可以实现异步读写数据；
③ 通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓存；
（2）BIO 中的 stream 是单向的， 例如 FileInputStream 对象只能进行读取数据的操作， 而 NIO 中的通道(Channel)是双向的， 可以读操作， 也可以写操作。
（3）Channel在NIO中是一个接口
（4）常用的 Channel 类有： FileChannel、DatagramChannel、 ServerSocketChannel 和 SocketChannel。
【ServerSocketChanne 类似 ServerSocket , SocketChannel 类似 Socket】如下示意图：
（5）FileChannel 用于文件的数据读写，DatagramChannel 用于 UDP 的数据读写，ServerSocketChannel 和 SocketChannel 用于 TCP的数据读写。
二、FileChannel 类
FileChannel主要用来对本地文件进行 IO 操作， 常见的方法有
（1）public int read(ByteBuffer dst) ， 从通道读取数据并放到缓冲区中
（2）public int write(ByteBuffer src) ， 把缓冲区的数据写到通道中
（3）public long transferFrom(ReadableByteChannel src, long position, long count)， 从目标通道中复制数据到当前通道
（4）public long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target)， 把数据从当前通道复制给目标通道
三、Channel 案例
1、案例一：本地文件写数据
（1）使用前面学习后的ByteBuffer(缓冲) 和 FileChannel(通道)， 将 "hello,中国" 写入到file01.txt 中
（2）文件不存在就创建
实现：
public class NIOFileChannel01 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
String str = "Hello,中国";
//创建一个输出流->channel
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\\file01.txt");
//通过 fileOutputStream 获取 对应的 FileChannel
//这个 fileChannel 真实 类型是 FileChannelImpl
FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel();
//创建一个缓冲区 ByteBuffer
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
//将 str 放入 byteBuffer
byteBuffer.put(str.getBytes());
//对byteBuffer 进行flip
byteBuffer.flip();
//将byteBuffer 数据写入到 fileChannel
fileChannel.write(byteBuffer);
//关闭资源
fileOutputStream.close();
}
}
2、案例二：本地文件读数据
（1）使用前面学习后的ByteBuffer(缓冲) 和 FileChannel(通道)， 将 file01.txt 中的数据读入到程序， 并显示在控制台屏幕
（2）假定文件已经存在
实现：
public class NIOFileChannel02 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//创建文件的输入流
File file = new File("d:\\file01.txt");
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
//通过fileInputStream 获取对应的FileChannel -> 实际类型 FileChannelImpl
FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();
//创建缓冲区
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);
//将通道中的数据读到 Buffer
fileChannel.read(byteBuffer);
//将byteBuffer 的 字节数据 转成String
System.out.println(new String(byteBuffer.array()));
//关闭资源
fileInputStream.close();
}
}
3、案例三：使用一个Buffer完成文件读取
（1）使用 FileChannel(通道) 和 方法 read , write， 完成文件的拷贝
（2）拷贝一个文本文件 1.txt , 放在项目下即可
实现：
public class NIOFileChannel03 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("1.txt");
FileChannel fileChannel01 = fileInputStream.getChannel();
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("2.txt");
FileChannel fileChannel02 = fileOutputStream.getChannel();
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);
//循环读取
while (true) {
//这里有一个重要的操作，一定不要忘了!!!
/*
public final Buffer clear() {
position = 0;
limit = capacity;
mark = -1;
return this;
}
*/
//清空buffer，重置操作位，并没有删除数组内容
byteBuffer.clear();
int read = fileChannel01.read(byteBuffer);
System.out.println("read =" + read);
//表示读完
if (read == -1) {
break;
}
//将buffer 中的数据写入到 fileChannel02 -- 2.txt
byteBuffer.flip();
fileChannel02.write(byteBuffer);
}
//关闭资源
fileInputStream.close();
fileOutputStream.close();
}
}
注意：这里一定要注意 clear 操作，因为使用的是一个 buffer来进行读取的，第一次读取完毕后 limit = position，这时已经无法进行写操作了。
4、案例四：拷贝文件 transferFrom 方法
（1）使用 FileChannel(通道) 和 方法 transferFrom ， 完成文件的拷贝
（2）拷贝一张图片
实现：
public class NIOFileChannel04 {
public static void main(String[] args) throws Exception{
//创建相关流
FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("d:\\a.jpg");
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\\b.jpg");
//获取各个流对应的filechannel
FileChannel sourceCh = fileInputStream.getChannel();
FileChannel destCh = fileOutputStream.getChannel();
//使用transferForm完成拷贝
destCh.transferFrom(sourceCh, 0,sourceCh.size());
//关闭资源
sourceCh.close();
sourceCh.close();
fileInputStream.close();
fileOutputStream.close();
}
}
四、关于Buffer 和 Channel 的注意事项和细节
1、ByteBuffer 支持类型化的put 和 get, put 放入的是什么数据类型， get就应该使用相应的数据类型来取出， 否则可能有 BufferUnderflowException 异常。
示例：
public class NIOByteBufferPutGet {
public static void main(String[] args) {
//创建一个Buffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(64);
//类型化方式放入数据
buffer.putInt(100);
buffer.putLong(9);
buffer.putChar('尚');
buffer.putShort((short) 4);
//取出
buffer.flip();
System.out.println();
System.out.println(buffer.getInt());
System.out.println(buffer.getLong());
System.out.println(buffer.getChar());
System.out.println(buffer.getShort());
}
}
如果把最后一个 getShort 替换成 getLong 就会抛出异常。
2、可以将一个普通Buffer 转成只读Buffer
示例：
public class ReadOnlyByteBuffer {
public static void main(String[] args) {
//创建一个buffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(64);
for(int i = 0; i < 64; i++) {
buffer.put((byte)i);
}
//准备读取
buffer.flip();
//得到一个只读的Buffer
ByteBuffer readOnlyBuffer = buffer.asReadOnlyBuffer();
System.out.println(readOnlyBuffer.getClass());
while (readOnlyBuffer.hasRemaining()) {
System.out.println(readOnlyBuffer.get());
}
//ReadOnlyBufferException
readOnlyBuffer.put((byte)100);
}
}
如果对 readOnlyBuffer进行 put 操作就会抛出异常。
3、NIO 还提供了 MappedByteBuffer， 可以让文件直接在内存（堆外的内存） 中进行修改， 而如何同步到文件由NIO 来完成。
示例：
/*
说明
1. MappedByteBuffer 可让文件直接在内存(堆外内存)修改, 操作系统不需要拷贝一次
*/
public class MappedByteBufferTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile("1.txt", "rw");
//获取对应的通道
FileChannel channel = randomAccessFile.getChannel();
/**
* 参数1: FileChannel.MapMode.READ_WRITE 使用的读写模式
* 参数2： 0 ： 可以直接修改的起始位置
* 参数3: 5: 是映射到内存的大小(不是索引位置) ,即将 1.txt 的多少个字节映射到内存
* 可以直接修改的范围就是 0-5
* 实际类型 DirectByteBuffer
*/
MappedByteBuffer mappedByteBuffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 5);
mappedByteBuffer.put(0, (byte) 'H');
mappedByteBuffer.put(3, (byte) '9');
mappedByteBuffer.put(5, (byte) 'Y');//IndexOutOfBoundsException
randomAccessFile.close();
System.out.println("修改成功~~");
}
}
在操作第5个位置会抛出异常：
4、前面我们讲的读写操作， 都是通过一个Buffer 完成的， NIO 还支持 通过多个Buffer (即 Buffer 数组) 完成读写操作， 即 Scattering 和 Gathering
示例：Buffer 的分散和聚集