NIO之通道Channel【FileChannel介绍】

通道(channel)介绍

  Channel是一个对象,作用是用于源节点和目标节点的连接,在java NIO中负责缓冲区数据的传递。Channel本身不存储数据，因此需要配合缓冲区进行传输。

主要的实现类有

  主要的实现类有如下四个: FileChannel, SocketChannel, ServerSocketChannel, DatagramChannel,都实现了java.nio.channels.Channel接口

获取通道

1. Java针对支持通道的类提供了getChannel()方法

本地IO	网络IO
FileInputStream/FileOutputStream	Socket
RandomAccessFile	ServerSocket
无	DatagramSocket

2. 在JDK1.7中的NIO.2针对各个通道提供了静态方法open()
3. 在JDK1.7中的NIO.2的Files工具类的newByteChannel()

public static void main(String[] args) throws Exception {
	// 1本地IO获取通道
	FileInputStream in = new FileInputStream("c:/tools/a.txt");
	FileChannel fileChannel = in.getChannel();
	
	// 2.通过open方法获取
	FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a.txt"), StandardOpenOption.READ);
}

案例-文件复制

1.使用FileChannel配合缓冲区实现文件复制的功能

/**
 * FileChannel实现文件复制功能
 * @param args
 * @throws Exception 
 */
public static void main(String[] args) throws Exception {
	FileInputStream in = new FileInputStream("c:/tools/a.txt");
	FileOutputStream out = new FileOutputStream("c:/tools/a-copy1.txt");
	FileChannel inChannel = in.getChannel();
	FileChannel outChannel = out.getChannel();
	
	// 分配指定大小的缓冲区
	ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(1024);
	// 将通道中的数据存入缓冲区中
	while(inChannel.read(bb)!=-1){
		bb.flip();// 切换到读取模式
		outChannel.write(bb); // 将缓冲区的数据写入到输出通道中
		bb.clear(); // 清空缓冲区
	}
	
	outChannel.close();
	inChannel.close();
}

2.内存映射文件的方式实现文件复制

/**
 * 使用直接缓冲区来完成文件的复制【内存映射文件】
 * @param args
 * @throws Exception
 */
public static void main(String[] args) throws Exception {
	FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a.txt"),StandardOpenOption.READ );
	FileChannel outChannel = FileChannel.open(
				Paths.get("c:/tools/aa.txt")
				, StandardOpenOption.WRITE
				,StandardOpenOption.CREATE
				,StandardOpenOption.READ);
	// 获取内存映射文件
	MappedByteBuffer inMap = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
	MappedByteBuffer outMap = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());		
	byte[] b = new byte[inMap.limit()];
	// 从磁盘文件中获取数据写入到b字节数组中
	inMap.get(b);
	// 将b字节数组中的数据写入到磁盘文件中
	outMap.put(b);
	
	inChannel.close();
	outChannel.close();
}

3.Channel-to-channel方式实现复制

/**
 * 使用直接缓冲区来完成文件的复制【内存映射文件】
 * @param args
 * @throws Exception
 */
public static void main(String[] args) throws Exception {
	FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a.txt"),StandardOpenOption.READ );
	FileChannel outChannel = FileChannel.open(
				Paths.get("c:/tools/aa1.txt")
				,StandardOpenOption.WRITE
				,StandardOpenOption.CREATE
				,StandardOpenOption.READ);
	//Channel-to-channel 传输是可以极其快速的，特别是在底层操作系统提供本地支持的时候。某些
	//操作系统可以不必通过用户空间传递数据而进行直接的数据传输。对于大量的数据传输，这会是一个巨大的帮助
	inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);
	
	inChannel.close();
	outChannel.close();
}

scatter和gather

分散（scatter）

  从Channel中读取是指在读操作时将读取的数据写入多个buffer中,将从Channel中读取的数据“分散（scatter）”到多个Buffer中

/**
 * 分散：scatter
 * @param args
 * @throws IOException 
 */
public static void main(String[] args) throws IOException {
	FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a.txt"), StandardOpenOption.READ);
	// TODO Auto-generated method stub
	ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(16);
	ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);

	ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };

	channel.read(bufferArray);
	bufferArray[0].flip();
	bufferArray[1].flip();
	
	System.out.println(new String(bufferArray[0].array(),0,bufferArray[0].limit()));
	System.out.println("---------");
	System.out.println(new String(bufferArray[1].array(),0,bufferArray[1].limit()));
	
}

注意buffer首先被插入到数组，然后再将数组作为channel.read() 的输入参数。read()方法按照buffer在数组中的顺序将从channel中读取的数据写入到buffer，当一个buffer被写满后，channel紧接着向另一个buffer中写。
Scattering Reads在移动下一个buffer前，必须填满当前的buffer，这也意味着它不适用于动态消息(译者注：消息大小不固定)。换句话说，如果存在消息头和消息体，消息头必须完成填充（例如 128byte），Scattering Reads才能正常工作。

聚集（gather）

  写入Channel是指在写操作时将多个buffer的数据写入同一个Channel， 将多个Buffer中的数据“聚集（gather）”后发送到Channel

/**
 * 聚集gether
 * @param args
 * @throws IOException 
 */
public static void main(String[] args) throws IOException {
	FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/ag.txt"), StandardOpenOption.WRITE);
	ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
	ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);
	// 写入内容
	header.put("bobo".getBytes());
	// 转换为读模式
	header.flip();
	// 写入内容
	body.put("hello".getBytes());
	// 转换为读模式
	body.flip();
	//write data into buffers
	ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
	// 将这两个缓冲区的数据依次写入到文件中
	channel.write(bufferArray);
}

buffers数组是write()方法的入参，write()方法会按照buffer在数组中的顺序，将数据写入到channel，注意只有position和limit之间的数据才会被写入。因此，如果一个buffer的容量为128byte，但是仅仅包含58byte的数据，那么这58byte的数据将被写入到channel中。因此与Scattering Reads相反，Gathering Writes能较好的处理动态消息。