通道

2019-11-14 08:45:48

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供稿：網(wǎng)友

0.概述

通道（channel)是java nio 的第二個(gè)主要?jiǎng)?chuàng)新。它們既不是一個(gè)擴(kuò)展也不是一項(xiàng)增強(qiáng)，而是全新、極好的java I/O 示例，提供與I/O服務(wù)直接連接，Channel類提供了維持平臺獨(dú)立性所需要的抽象過程。多數(shù)情況下，通道與操作系統(tǒng)的文件描述（fd）或者文件句柄有著一對一的關(guān)系。這里寫圖片描述

1.通道的基礎(chǔ)

1.1Channel 接口

public interface Channel extends Closeable { /** * Tells whether or not this channel is open. * * @return <tt>true</tt> if, and only if, this channel is open */ public boolean isOpen(); /** * Closes this channel. * * <p> After a channel is closed, any further attempt to invoke I/O * Operations upon it will cause a {@link ClosedChannelException} to be * thrown. * * <p> If this channel is already closed then invoking this method has no * effect. * * <p> This method may be invoked at any time. If some other thread has * already invoked it, however, then another invocation will block until * the first invocation is complete, after which it will return without * effect. </p> * * @throws IOException If an I/O error occurs */ public void close() throws IOException;}

與緩沖區(qū)不同，通道的API主要由接口指定不同的操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)會有著根本的差異，所以通道API僅僅描述了可以做什么。下面來看下FileChannel類為例繼承和實(shí)現(xiàn)哪些接口，F(xiàn)ileChannel具體有哪些接口可以查看JDK文檔或者FileChannel實(shí)現(xiàn)。 1.可以從頂層的Channel接口看到，對所有的通道來說是只有兩種共同操作：檢查一個(gè)通道是否打開（IsOpen()）和關(guān)閉一個(gè)打開的通道（close()）。 2.InterruptibleChannel是一個(gè)標(biāo)記接口，當(dāng)被通道使用時(shí)可以標(biāo)示該通道是可以中斷的。 3.從Channel引申出的其它接口都是面向字節(jié)的子接口，包括WritableByteChannel和ReadableByteChannel 4.看了JDK源碼不難發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)子接口覆蓋父類的接口情況，子接口可以覆蓋父接口中的方法的意義

1.2打開通道

通道主要有兩種類型：文件通道和套接字通道。FileChannel對象只能通過一個(gè)打開的Random accessFile、FileInputStream、FileOutPutStream 對象上調(diào)用Channel方法來獲取。Socket通道對象可以直接由Socket工廠方法進(jìn)行創(chuàng)建。下面給出FileChannel通道的使用Demo

public class FileNio { public static void main(String[] args) throws Exception { FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt"); ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); FileChannel fileChannel = inputStream.getChannel(); while (fileChannel.read(byteBuffer) != -1) { byteBuffer.flip(); byte[] b = byteBuffer.array(); System.out.PRintln(new String(b, 0, byteBuffer.remaining())); byteBuffer.clear(); } inputStream.close(); fileChannel.close(); }}

1.3使用通道

1.通道可以是單向（unidirectional）或者雙向的（bidirectional）。所謂單向的只可以讀或者只可以寫，雙向的既可以讀也可以寫。 2.ByteChannel繼承了ReadableByteChannel, WritableByteChannel，所有其實(shí)雙向的。由于接口本身沒有定義新的API方法，它是一種用來聚集它自己以一個(gè)新名稱繼承的多個(gè)接口的便捷接口。 3.值得說明的是一個(gè)文件可以在不同的權(quán)限打開，從FileInputStream對象的getChannel( )方法獲取的FileChannel對象是只讀的，不過從接口聲明的角度來看卻是雙向的，因?yàn)镕ileChannel實(shí)現(xiàn)ByteChannel接口。在這樣一個(gè)通道上調(diào)用write( )方法將拋出未經(jīng)檢查的NonWritableChannelException異常，因?yàn)镕ileInputStream對象總是以read-only的權(quán)限打開文件。

package java.nio.channels;import java.io.IOException;/** * A channel that can read and write bytes. This interface simply unifies * {@link ReadableByteChannel} and {@link WritableByteChannel}; it does not * specify any new operations. * * @author Mark Reinhold * @author JSR-51 Expert Group * @since 1.4 */public interface ByteChannel extends ReadableByteChannel, WritableByteChannel{}

文件copyDemo

public class FileCopyDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { String srcFile = "/Users/hsc/src.mp4"; String destFile = "/Users/hsc/dest.mp4"; FileChannel srcChannel = null; FileChannel destChannel = null; FileInputStream input = null; FileOutputStream output = null; try { input = new FileInputStream(srcFile); output = new FileOutputStream(destFile); srcChannel = input.getChannel(); destChannel = output.getChannel(); copy(srcChannel, destChannel); } catch (Exception ex) { System.out.println(ex); } finally { if (srcChannel != null) { srcChannel.close(); } if (destChannel != null) { destChannel.close(); } if (input != null) { input.close(); } if (output != null) { output.close(); } } } static void copy(FileChannel src, FileChannel dest) throws IOException { ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); while (src.read(byteBuffer) != -1) { byteBuffer.flip(); while (byteBuffer.hasRemaining()) { dest.write(byteBuffer); } byteBuffer.clear(); } }}

1.4關(guān)閉通道

與緩沖區(qū)不同，通道不能被重復(fù)使用。一個(gè)打開的通道即代表一個(gè)特定I/O服務(wù)的特定連接并封裝該連接的狀態(tài)。當(dāng)該通道關(guān)閉時(shí)候，關(guān)聯(lián)的文件描述符或者句柄也會被關(guān)閉以及相應(yīng)的流也會被關(guān)閉（如FileInputStream）?？梢酝ㄟ^isOpen( )方法來測試通道的開放狀態(tài)。如果返回true值，那么該通道可以使用。如果返回false值，那么該通道已關(guān)閉，不能再被使用。嘗試進(jìn)行任何需要通道處于開放狀態(tài)作為前提的操作，如讀、寫等都會導(dǎo)致ClosedChannelException異常。調(diào)用通道的close( )方法時(shí)，可能會導(dǎo)致在通道關(guān)閉底層I/O服務(wù)的過程中線程暫時(shí)阻塞，哪怕該通道處于非阻塞模式。通道關(guān)閉時(shí)的阻塞行為（如果有的話）是高度取決于操作系統(tǒng)或者文件系統(tǒng)的。在一個(gè)通道上多次調(diào)用close( )方法是沒有壞處的，但是如果第一個(gè)線程在close( )方法中阻塞，那么在它完成關(guān)閉通道之前，任何其他調(diào)用close( )方法都會阻塞。后續(xù)在該已關(guān)閉的通道上調(diào)用close( )不會產(chǎn)生任何操作，只會立即返回。

2.Scatter/Gather

通道提供了一種被稱為Scatter/Gather的重要功能（有時(shí)候也被稱為矢量IO），它是指在多個(gè)緩沖區(qū)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡單的I/O操作。對于一個(gè)write操作而言，數(shù)據(jù)是從幾個(gè)緩沖區(qū)按順序抽取（稱為gather）并沿著通道發(fā)送的。該gather過程的效果就好比全部緩沖區(qū)的內(nèi)容被連結(jié)起來，并在發(fā)送數(shù)據(jù)前存放到一個(gè)大的緩沖區(qū)中（數(shù)組中）。對于read操作而言，從通道讀取的數(shù)據(jù)會按順序被散布（稱為scatter）到多個(gè)緩沖區(qū)，將每個(gè)緩沖區(qū)填滿直至通道中的數(shù)據(jù)或者緩沖區(qū)的最大空間被消耗完。這里寫圖片描述

public class ScatterDemo{ public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream inputStream=new FileInputStream("test.txt"); ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate (10); ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate (50); ByteBuffer []byteBuffers={header,body}; FileChannel fileChannel=inputStream.getChannel(); while (fileChannel.read(byteBuffers)!=-1) { printBuffer(header); printBuffer(body); } fileChannel.close(); } private static void printBuffer(ByteBuffer byteBuffer) { byteBuffer.flip(); while (byteBuffer.hasRemaining()) { byte[] b = byteBuffer.array(); System.out.println(new String(b, 0, byteBuffer.remaining())); byteBuffer.position(byteBuffer.remaining()); } byteBuffer.clear(); }}public class GatherDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { FileOutputStream outputStream=new FileOutputStream("test.txt"); FileChannel fileChannel=outputStream.getChannel(); ByteBuffer header=ByteBuffer.allocate(10); ByteBuffer body=ByteBuffer.allocate(20); header.put("header".getBytes()); body.put("body".getBytes()); //要寫數(shù)據(jù)放到一個(gè)字節(jié)緩沖區(qū)數(shù)組中 ByteBuffer [] buffers={header,body}; header.flip(); body.flip(); fileChannel.write(buffers); fileChannel.close(); }}

參考文獻(xiàn)[1]https://book.douban.com/subject/1433583/

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