Java基础之《netty（4）—NIO之Channel》

原创已于 2022-12-02 10:46:33 修改 · 492 阅读

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#java #netty

于 2022-11-23 10:58:07 首次发布

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本文介绍了Java NIO中的通道概念及其实现方式，包括FileChannel、ServerSocketChannel和SocketChannel等核心类的功能与用法。通过四个案例展示了如何利用NIO进行文件读写、复制等操作。

一、基本介绍

1、NIO的通道类似于流，但有些区别
（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，也可以写数据到缓冲

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
public interface Channel extends Closeable

4、常用的Channel类有：FileChannel、DatagramChannel、ServerSocketChannel（类似ServerSocket）、SocketChannel（类似Socket）。
真实类型：

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

1、FileChannel类主要用来对本地文件进行IO操作，常见方法有
读和写是站在channel通道的角度
（1）public abstract int read(ByteBuffer dst)：从通道读取数据并放到缓冲区中
（2）public abstract int write(ByteBuffer src)：把缓冲区的数据写到通道中
（3）public abstract 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 abstract long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target)：把数据从当前通道复制给目标通道

三、案例1：本地文件写数据

1、使用ByteBuffer（缓冲）和FileChannel（通道），将“hello，你好”写入到file01.txt中
2、文件不存在就创建
3、代码

NIOFileChannel01.java

package netty.channel;

import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class NIOFileChannel01 {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		String str = "hello，你好";
		//创建一个输出流->包装到channel中
		FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\\file01.txt");
		
		//通过fileOutputStream输出流获取对应的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放入到byteBuffer中
		byteBuffer.put(str.getBytes());
		
		//对byteBuffer进行flip
		byteBuffer.flip();
		
		//将byteBuffer里的数据，写入到fileChannel
		fileChannel.write(byteBuffer);
		
		//关闭流
		fileOutputStream.close();
	}
}

读写翻转前：

翻转后：

四、案例2：本地文件读数据

1、使用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
3、代码

NIOFileChannel02.java

package netty.channel;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

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(1024);
		
		//将通道的数据读入到byteBuffer中
		fileChannel.read(byteBuffer);
		
		//将byteBuffer的字节数据转成String
		System.out.println(new String(byteBuffer.array())); //返回buffer中的字节数组hb
		
		//关闭流
		fileInputStream.close();
	}
}

五、案例3：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到2.txt，放在项目下即可
3、代码

NIOFileChannel03.java

package netty.channel;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class NIOFileChannel03 {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//创建文件的输入流
		FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("d:\\file01.txt");
		//获取输入流对象的channel
		FileChannel fileChannel01 = fileInputStream.getChannel();
		
		//文件输出流对象
		FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\\file02.txt");
		//获取输入流对象的channel
		FileChannel fileChannel02 = fileOutputStream.getChannel();
		
		ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
		
		while(true) {
			//读之前有个重要操作，一定不要忘了
			byteBuffer.clear(); //复位：The position is set to zero, the limit is set to the capacity, and the mark is discarded
			
			//循环读取
			int read = fileChannel01.read(byteBuffer);
			System.out.println("read = " + read);
			if (read == -1) {
				//表示读完
				break;
			}
			
			//读写切换
			byteBuffer.flip();
			
			//将buffer中的数据写入到fileChannel02
			fileChannel02.write(byteBuffer);
		}
		
		//关闭相关的流
		fileInputStream.close();
		fileOutputStream.close();
	}
}

六、案例4：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
3、代码
NIOFileChannel04.java

package netty.channel;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class NIOFileChannel04 {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//创建输入流
		FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("d:\\a.jpg");
		//创建输出流
		FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\\a2.jpg");
		
		//获取各个流对应的fileChannel
		FileChannel source = fileInputStream.getChannel();
		FileChannel dest = fileOutputStream.getChannel();
		
		//使用transferFrom完成拷贝
		dest.transferFrom(source, 0, source.size());
		
		//关闭通道和流
		source.close();
		dest.close();
		fileInputStream.close();
		fileOutputStream.close();
	}
}

七、ServerSocketChannel类

1、ServerSocketChannel在服务端监听新的客户端Socket连接

2、相关方法
public static ServerSocketChannel open() throws IOException：得到一个ServerSocketChannel通道
public final ServerSocketChannel bind(SocketAddress local) throws IOException：设置服务器端端口号
public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block) throws IOException：设置阻塞或非阻塞模式，取值false表示采用非阻塞模式
public SocketChannel accept() throws IOException：接受一个连接，返回代表这个连接的通道对象
public final SelectionKey register(Selector sel, int ops) throws ClosedChannelException：注册一个选择器并设置监听事件

3、ServerSocketChannel和SocketChannel
ServerSocketChannel继承自AbstractSelectableChannel

SocketChannel也继承自AbstractSelectableChannel

但是SocketChannel实现的接口更多，它更重要的功能是对数据的读和写

八、SocketChannel类

1、SocketChannel，网络IO通道，具体负责进行读写操作，NIO把缓冲区的数据写入通道，或者把通道里的数据读到缓冲区

2、相关方法
public static SocketChannel open() throws IOException：得到一个SocketChannel通道
public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block) throws IOException：设置阻塞或非阻塞模式，取值false表示采用非阻塞模式
public abstract boolean connect(SocketAddress remote) throws IOException：连接服务器
public abstract boolean finishConnect() throws IOException：如果上面的方法连接失败，接下来就要通过该方法完成连接操作
public abstract int write(ByteBuffer src) throws IOException：往通道里写数据
public abstract int read(ByteBuffer dst) throws IOException：从通道里读数据
public final SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att) throws ClosedChannelException：注册一个选择器并设置监听事件，最后一个参数可以设置共享数据
public final void close() throws IOException：关闭通道