NIO基础入门(二)之通道Channel

NIO基础入门(二)之通道Channel

[TOC]

1.概念

nio的第二个创新Channel,既不是扩展也不是增强,而是全新的与I/O服务的直接连接

Channel通常位于字节缓冲区和通道另一边的实体(文件/套接字等)之间有效的数据传输

如

通道两端为缓冲区,是通道发送和接收数据的端点,假设为A/B

1. A端:一个数据被填充到缓冲区中,接着将缓冲区中的数据冲到通道中–>到达通道B端

2. B端:flip翻转缓冲区(打开盖子)并清空

与缓冲区不同,通道API主要由接口指定,不同的操作系统上的实现会有根本性差异

所以通道的API仅仅描述可以做什么

(实现经常使用操作系统的本地代码,通道接口允许以一种受控且可移植的方式来访问底层I/O服务)

通道的单/双向

通道可以是单向(unidirectional)或者双向的(bidirectional)

一个channel类实现ReadableByteChannel接口提供的read()方法

另一个channel类实现WritableByteChannel接口提供的write()方法

那么这两个管道都是单向的,

如果一个类同时实现这两个接口,那么他就是双向的,可以双向传输数据

2.Channel源码

public interface Channel extends Closeable {
public boolean isOpen();
public void close() throws IOException;
}

在顶级接口中,只有打开判断和关闭通道两个方法,所有有趣的实现都在他的子接口和实现类中

大部分通道是可中断的,只要有实现InterruptibleChannel可中断接口

Channel接口引申出的其他接口都是面向字节的子接口,包括Writable ByteChannel和ReadableByteChannel等

通道只能在字节缓冲区上操作,层次结构表名其他类型的通道也可以从Channel接口引申,都是字节实现,因为操作系统都是以字节实现底层I/O接口的

3.类型

JDK1.4

文件通道:

FileChannel

套接字通道:

SocketChannel

ServerSocketChannel

DatagramChannel

JDK1.7以后完善AIO增加类型

nio2 增加回调

CompletionHandler

文件通道:

AsynchronousFileChannel 异步文件IO

套接字通道

AsynchronousSocketChannel 客户端

AsynchronousServerSocketChannel 服务器

4.通道操作

FileChannel对象只能通过一个打开的RamdomAccessFile/FileInputStream或者FileOutputStream对象上调用

getChannel()方法来获取,而不能直接创建一个FileChannel对象

建立连接

 SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
 socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost",8000));

        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress("localhost",8001));

DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();
datagramChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost",8002));

        FileInputStream inputStream = new FileInputStream("d:\\test.txt");
        FileChannel channel = inputStream.getChannel();

文件读写

File src = new File("d:\\testdd.txt");
File target = new File("d:\\testddTarget.txt");
//if 判断略
FileInputStream fis = null;
FileOutputStream fos=null;
FileChannel cfis=null;
FileChannel cfos=null;
try {
    fis = new FileInputStream(src);
    fos = new FileOutputStream(target);
     cfis = fis.getChannel();
     cfos = fos.getChannel();
    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
    while (cfis.read(byteBuffer)>0){
        byteBuffer.flip();    //注意,读写转换一定要翻转,否则写出去的是乱码或者空占位
        cfos.write(byteBuffer);
        byteBuffer.clear();
    }
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
}finally {
    try {
        if (cfis.isOpen())    //通道需要关闭,因为通道无法复用
        cfis.close();
        if (cfos.isOpen())
        cfos.close();
        fis.close();
        fos.close();
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}
System.out.println("写出成功");

5.Channel矢量I/O

Scatter/Gather

简单而强大的概念,可以在多个缓冲区上实现一个简单的I/O操作

对于write而言:数据从几个缓冲区中按顺序抽取(gather)并沿着通道发送

对于read而言:从通道中读取的数据会按顺序散布(Scatter)到多个缓冲区,将每个缓冲区填满直至通道中的数据或者缓冲区最大空间消耗完

注意:缓冲区本身并不具备Scatter/Gather

File src = new File("d:\\testdd.txt");
        File target = new File("d:\\testddTarget.txt");

        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos=null;
        FileChannel cfis=null;
        FileChannel cfos=null;
        try {
            fis = new FileInputStream(src);
            fos = new FileOutputStream(target);
            cfis = fis.getChannel();
            cfos = fos.getChannel();
            ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
            ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocateDirect(1024*16);


            ByteBuffer[] byteBuffers={byteBuffer1,byteBuffer2};    //合并

            while (cfis.read(byteBuffers)>0){    //Scatter注入
                byteBuffer1.flip();
                byteBuffer2.flip();
                cfos.write(byteBuffers);    //gather抽取
                byteBuffer1.clear();
                byteBuffer2.clear();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                if (cfis.isOpen())
                    cfis.close();
                if (cfos.isOpen())
                    cfos.close();
                fis.close();
                fos.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println("写出成功");

6.文件通道

对于文件通道来说,总司阻塞式的,因此不能被置于非阻塞模式(由文件I/O性质决定)

对于文件I/O而言,最强大之处在于异步I/O,他可以允许一个进程操作一个或多个I/O操作,即AIO

FileChannel对象是线程安全的,多个进程(进程级别和线程)可以在同一个实例(磁盘文件)上并发调用方法而不会有任何问题

但是影响通道位置和大小的操作都是单线程,这些操作同时最多只有一个执行,再多尝试会产生阻塞

IO VS NIO1 VS NIO2

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