通道

2019-11-14 09:05:24

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0.概述

通道（channel)是java nio 的第二個主要創新。它們既不是一個擴展也不是一項增強，而是全新、極好的java I/O 示例，提供與I/O服務直接連接，Channel類提供了維持平臺獨立性所需要的抽象過程。多數情況下，通道與操作系統的文件描述（fd）或者文件句柄有著一對一的關系。這里寫圖片描述

1.通道的基礎

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;}

與緩沖區不同，通道的API主要由接口指定不同的操作系統的實現會有著根本的差異，所以通道API僅僅描述了可以做什么。下面來看下FileChannel類為例繼承和實現哪些接口，FileChannel具體有哪些接口可以查看JDK文檔或者FileChannel實現。 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：檢查一個通道是否打開（IsOpen()）和關閉一個打開的通道（close()）。 2.InterruptibleChannel是一個標記接口，當被通道使用時可以標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的子接口，包括WritableByteChannel和ReadableByteChannel 4.看了JDK源碼不難發現出現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對象只能通過一個打開的Random accessFile、FileInputStream、FileOutPutStream 對象上調用Channel方法來獲取。Socket通道對象可以直接由Socket工廠方法進行創建。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新名稱繼承的多個接口的便捷接口。 3.值得說明的是一個文件可以在不同的權限打開，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，因為FileChannel實現ByteChannel接口。在這樣一個通道上調用write( )方法將拋出未經檢查的NonWritableChannelException異常，因為FileInputStream對象總是以read-only的權限打開文件。

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關閉通道

與緩沖區不同，通道不能被重復使用。一個打開的通道即代表一個特定I/O服務的特定連接并封裝該連接的狀態。當該通道關閉時候，關聯的文件描述符或者句柄也會被關閉以及相應的流也會被關閉（如FileInputStream）。可以通過isOpen( )方法來測試通道的開放狀態。如果返回true值，那么該通道可以使用。如果返回false值，那么該通道已關閉，不能再被使用。嘗試進行任何需要通道處于開放狀態作為前提的操作，如讀、寫等都會導致ClosedChannelException異常。調用通道的close( )方法時，可能會導致在通道關閉底層I/O服務的過程中線程暫時阻塞，哪怕該通道處于非阻塞模式。通道關閉時的阻塞行為（如果有的話）是高度取決于操作系統或者文件系統的。在一個通道上多次調用close( )方法是沒有壞處的，但是如果第一個線程在close( )方法中阻塞，那么在它完成關閉通道之前，任何其他調用close( )方法都會阻塞。后續在該已關閉的通道上調用close( )不會產生任何操作，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（有時候也被稱為矢量IO），它是指在多個緩沖區上實現一個簡單的I/O操作。對于一個write操作而言，數據是從幾個緩沖區按順序抽取（稱為gather）并沿著通道發送的。該gather過程的效果就好比全部緩沖區的內容被連結起來，并在發送數據前存放到一個大的緩沖區中（數組中）。對于read操作而言，從通道讀取的數據會按順序被散布（稱為scatter）到多個緩沖區，將每個緩沖區填滿直至通道中的數據或者緩沖區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()); //要寫數據放到一個字節緩沖區數組中 ByteBuffer [] buffers={header,body}; header.flip(); body.flip(); fileChannel.write(buffers); fileChannel.close(); }}

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

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