一、简单介绍
通道(Channel)是java.nio的第二个创建概念。Channel用于在缓冲区和位于通道另一侧的实体(通常是一个文件或者是一个套接字)之间有效的传输数据。只不过Channel本身不能直接访问数据，Channel只能和Buffer进行交互。
1.NIO的通道和流的区别
- 通道可以同时进行读写，但是流只能读或者只能写
- 通道可以实现异步读写数据
- 通道可以从缓冲读取数据，也可以写数据到缓冲区；
2.BIO中的stream是单向的,例如InputStream对象只能进行对数据的读取操作，而NIO中通道Channel是双向的，可以进行读操作，也可以进行写操作。
3.Channel在NIO中是一个接口
public interface Channel extends Closeable
二、常用的Channel实现类
- FileChannel: 用于读取、写入、映射和操作文件通道。
- DatagramChannel: 通过UDP读写网络中的数据通道。
- SocketChannel: 通过TCP读取网络中的数据
- ServerSocketChannel: 可以监听新进来的 TCP 连接，对每一个新进来的连接都会创建SocketChannel。
【ServerSocketChannel 类似 ServerSocket , SocketChannel 类似 Socket】
三、FileChannel类
1.FileChannel的常用方法
int read(ByteBuffer dst) 从Channel到中读取数据到ByteBuffer
long read(ByteBuffer[] dsts) 将Channel到中的数据“分散”到ByteBuffer[]
int write(ByteBuffer src)将ByteBuffer 到中的数据写入到 Channel
long write(ByteBuffer[] srcs)将ByteBuffer[] 到中的数据“聚集”到 Channel
long position() 返回此通道的文件位置
FileChannel position(long p) 设置此通道的文件位置
long size() 返回此通道的文件的当前大小
FileChannel truncate(long s) 将此通道的文件截取为给定大小
void force(boolean metaData) 强制将所有对此通道的文件更新写入到存储设备中
2.FileChannel的实际案例
①:需求：使用前面学习后的 ByteBuffer(缓冲) 和 FileChannel(通道)， 将 “hello world！” 写入到 data.txt 中.
public class NIOTest {public static void main(String[] args) {bufferTest();}public static void bufferTest(){try {// 1、字节输出流通向目标文件FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\data01.txt");// 2、得到字节输出流对应的通道ChannelFileChannel channel = fos.getChannel();// 3、分配缓冲区ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);buffer.put("hello world！".getBytes());// 4、把缓冲区切换成写出模式buffer.flip();channel.write(buffer);channel.close();System.out.println("写数据到文件中！");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}
②:需求：使用前面学习后的 ByteBuffer(缓冲) 和 FileChannel(通道)，将data01.txt 中的数据读入到程序，并显示在控制台屏幕
public class NIOTest {public static void main(String[] args) throws Exception {bufferTest();}public static void bufferTest() throws Exception {// 1、定义一个文件字节输入流与源文件接通FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\data01.txt");// 2、需要得到文件字节输入流的文件通道FileChannel channel = is.getChannel();// 3、定义一个缓冲区ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 4、读取数据到缓冲区channel.read(buffer);buffer.flip();// 5、读取出缓冲区中的数据并输出即可String rs = new String(buffer.array(),0,buffer.remaining());System.out.println(rs);}
}
四、FileChannel类的创建方式
获取通道的一种方式是对支持通道的对象调用getChannel() 方法。
支持通道的类如下：
FileInputStream
FileOutputStream
RandomAccessFile
DatagramSocket
Socket
ServerSocket
获取通道的其他方式是使用 Files 类的静态方法
newByteChannel() 获取字节通道。或者通过通道的静态
方法 open() 打开并返回指定通道
五、SocketChannel
SocketChannel是对传统的java socket API进行了改进，主要支持了非阻塞的读写，同时改进了传统的单向流API,Channel同时支持读和写(其实就是加了个中间层Buffer)
SocketChannel的基本使用
①:打开SocketChannel
创建SocketChannel的方式有两种分别是
方式一：
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("www.baidu.com",80));
方式二：
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("www.baidu.com",80));
②:关闭SocketChannel
socketChannel.close();
③:链接校验
socketChannel.isOpen(); //检测SocketChannel是否处于Open状态
socketChannel.isConnected(); // 检测SocketChannel是否已经被链接
socketChannel.isConnectionPending();//测试SocketChannel是否正在进行链接
socketChannel.finishConnect();//校验正在进行套接字的SocketChannel是否已经完成链接
④:SocketChannel的非阻塞模式
将 SocketChannel 设置为非阻塞模式之后，就可以在异步模式下调用connect(), read() 和write()了。
socketChannel.configureBlocking(false);
connect()
如果SocketChannel在非阻塞模式下，此时调用connect()，该方法可能在连接建立之前就返回了。为了确定连接是否建立，可以调用finishConnect()的方法。像这样：
public static void main(String[] args) throws IOException {SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();//设置为非阻塞模式socketChannel.configureBlocking(false);socketChannel.connect(new InetSocketAddress("www.baidu.com",80));//校验正在进行套接字的SocketChannel是否已经完成链接while(! socketChannel.finishConnect() ){}
}
write()
非阻塞模式下，write()方法在尚未写出任何内容时可能就返回了。所以需要在循环中调用write()。
public static void main(String[] args) throws IOException {SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();socketChannel.connect(new InetSocketAddress("www.baidu.com", 80));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()) {socketChannel.write(buf);}
}
read()
非阻塞模式下,read()方法在尚未读取到任何数据时可能就返回了。所以需要关注它的int返回值，它会告诉你读取了多少字节。
使用 SocketChannel 读写
从 SocketChannel 读取
public static void main(String[] argv) throws Exception {ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);SocketChannel sChannel = SocketChannel.open();sChannel.configureBlocking(false);sChannel.connect(new InetSocketAddress("hostName", 12345));int numBytesRead = sChannel.read(buf);if (numBytesRead == -1) {sChannel.close();} else {buf.flip();}
}
写入 SocketChannel
public static void main(String[] argv) throws Exception {SocketChannel sChannel = SocketChannel.open();sChannel.configureBlocking(false);sChannel.connect(new InetSocketAddress("hostName", 12345));ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);buf.put((byte) 0xFF);buf.flip();int numBytesWritten = sChannel.write(buf);
}
六、ServerSocketChannel
Java NIO中的 ServerSocketChannel 是一个可以监听新进来的TCP连接的通道, 就像标准IO中的ServerSocket一样。
ServerSocketChannel的基本使用
①:打开 ServerSocketChannel
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
②:关闭 ServerSocketChannel
通过调用ServerSocketChannel.close() 方法来关闭ServerSocketChannel.
serverSocketChannel.close();
③：监听新进来的连接
通过 ServerSocketChannel.accept() 方法监听新进来的连接。当 accept()方法返回的时候,它返回一个包含新进来的连接的 SocketChannel。因此, accept()方法会一直阻塞到有新连接到达。
while(true){SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();//do something with socketChannel...
}
当然,也可以在while循环中使用除了true以外的其它退出准则。
④:非阻塞模式
ServerSocketChannel可以设置成非阻塞模式。在非阻塞模式下，accept() 方法会立刻返回，如果还没有新进来的连接,返回的将是null。 因此，需要检查返回的SocketChannel是否是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...}}
七、Scatter/Gather分散和聚集
分散(Scatter) 从Channel中读取是指在读操作时将读取的数据写入多个buffer中。因此，Channel将从Channel中读取的数据 “分散(Scatter)” 到多个Buffer中。
ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
channel.read(bufferArray);
注意buffer首先被插入到数组，然后再将数组作为channel.read() 的输入参数。read()方法按照buffer在数组中的顺序将从channel中读取的数据写入到buffer，当一个buffer被写满后，channel紧接着向另一个buffer中写。
Scattering Reads在移动下一个buffer前，必须填满当前的buffer，这也意味着它不适用于动态消息(译者注：消息大小不固定)。换句话说，如果存在消息头和消息体，消息头必须完成填充（例如 128byte），Scattering Reads才能正常工作。
聚集(gather) 写入Channel是指在写操作时将多个buffer的数据写入到同一个channel，因此，Channel 将多个Buffer中的数据“聚集（gather）”后发送到Channel。
public static void main(String[] argv) throws Exception {ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);//write data into buffersByteBuffer[] bufferArray = { header, body };channel.write(bufferArray);
}
buffers数组是write()方法的入参，write()方法会按照buffer在数组中的顺序，将数据写入到channel，注意只有position和limit之间的数据才会被写入。因此，如果一个buffer的容量为128byte，但是仅仅包含58byte的数据，那么这58byte的数据将被写入到channel中。因此与Scattering Reads相反，Gathering Writes能较好的处理动态消息。
scatter / gather经常用于需要将传输的数据分开处理的场合，例如传输一个由消息头和消息体组成的消息，你可能会将消息体和消息头分散到不同的buffer中，这样你可以方便的处理消息头和消息体。
