Java NIO 的前生今世 之二 NIO Channel 小结

摘要：通常来说所有的的操作都是从开始的一个类似于一个和对比我们可以在同一个中执行读和写操作然而同一个仅仅支持读或写可以异步地读写而是阻塞的同步读写总是从中读取数据或将数据写入到中类型有文件操作操作操作操作使用在服务器端这些通道涵盖了和网络以及文件

通常来说, 所有的 NIO 的 I/O 操作都是从 Channel 开始的. 一个 channel 类似于一个 stream.
java Stream 和 NIO Channel 对比

我们可以在同一个 Channel 中执行读和写操作, 然而同一个 Stream 仅仅支持读或写.

Channel 可以异步地读写, 而 Stream 是阻塞的同步读写.

Channel 总是从 Buffer 中读取数据, 或将数据写入到 Buffer 中.

Channel 类型有:

FileChannel, 文件操作

DatagramChannel, UDP 操作

SocketChannel, TCP 操作

ServerSocketChannel, TCP 操作, 使用在服务器端.
这些通道涵盖了 UDP 和 TCP网络 IO以及文件 IO.

基本的 Channel 使用例子:

public static void main( String[] args ) throws Exception
{
    RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("/Users/xiongyongshun/settings.xml", "rw");
    FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

    int bytesRead = inChannel.read(buf);
    while (bytesRead != -1) {
        buf.flip();

        while(buf.hasRemaining()){
            System.out.print((char) buf.get());
        }

        buf.clear();
        bytesRead = inChannel.read(buf);
    }
    aFile.close();
}

FileChannel 是操作文件的Channel, 我们可以通过 FileChannel 从一个文件中读取数据, 也可以将数据写入到文件中.
注意, FileChannel 不能设置为非阻塞模式.

RandomAccessFile aFile     = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");
FileChannel      inChannel = aFile.getChannel();

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
int bytesRead = inChannel.read(buf);

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());

buf.flip();

while(buf.hasRemaining()) {
    channel.write(buf);
}

当我们对 FileChannel 的操作完成后, 必须将其关闭

channel.close(); 

long pos channel.position();
channel.position(pos +123);

我们可以通过 channel.size()获取关联到这个 Channel 中的文件的大小. 注意, 这里返回的是文件的大小, 而不是 Channel 中剩余的元素个数.

channel.truncate(1024);

将文件的大小截断为1024字节.

我们可以强制将缓存的未写入的数据写入到文件中:

channel.force(true);

SocketChannel 是一个客户端用来进行 TCP 连接的 Channel.
创建一个 SocketChannel 的方法有两种:

打开一个 SocketChannel, 然后将其连接到某个服务器中

当一个 ServerSocketChannel 接受到连接请求时, 会返回一个 SocketChannel 对象.

SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://example.com", 80));

socketChannel.close(); 

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
int bytesRead = socketChannel.read(buf);

如果 read()返回 -1, 那么表示连接中断了.

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());

buf.flip();

while(buf.hasRemaining()) {
    channel.write(buf);
}

我们可以设置 SocketChannel 为异步模式, 这样我们的 connect, read, write 都是异步的了.

连接

socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://example.com", 80));

while(! socketChannel.finishConnect() ){
    //wait, or do something else...    
}

在异步模式中, 或许连接还没有建立, connect 方法就返回了, 因此我们需要检查当前是否是连接到了主机, 因此通过一个 while 循环来判断.

读写

在异步模式下, 读写的方式是一样的.
在读取时, 因为是异步的, 因此我们必须检查 read 的返回值, 来判断当前是否读取到了数据.

ServerSocketChannel 顾名思义, 是用在服务器为端的, 可以监听客户端的 TCP 连接, 例如:

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
while(true){
    SocketChannel socketChannel =
            serverSocketChannel.accept();

    //do something with socketChannel...
}

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.close();

我们可以使用ServerSocketChannel.accept()方法来监听客户端的 TCP 连接请求, accept()方法会阻塞, 直到有连接到来, 当有连接时, 这个方法会返回一个 SocketChannel 对象:

while(true){
    SocketChannel socketChannel =
            serverSocketChannel.accept();

    //do something with socketChannel...
}

在非阻塞模式下, accept()是非阻塞的, 因此如果此时没有连接到来, 那么 accept()方法会返回null:

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);

while(true){
    SocketChannel socketChannel =
            serverSocketChannel.accept();

    if(socketChannel != null){
        //do something with socketChannel...
        }
}

DatagramChannel 是用来处理 UDP 连接的.

DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();
channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();

channel.receive(buf);

String newData = "New String to write to file..."
                    + System.currentTimeMillis();
    
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());
buf.flip();

int bytesSent = channel.send(buf, new InetSocketAddress("example.com", 80));

因为 UDP 是非连接的, 因此这个的 connect 并不是向 TCP 一样真正意义上的连接, 而是它会讲 DatagramChannel 锁住, 因此我们仅仅可以从指定的地址中读取或写入数据.

channel.connect(new InetSocketAddress("example.com", 80));

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