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Java NIO中的通道Channel(一)通道基础

 yespon 2017-03-04

什么是通道Channel

这个说实话挺难定义的,有点抽象,不过我们可以根据它的用途来理解;

通道主要用于传输数据,从缓冲区的一侧传到另一侧的实体(如文件、套接字...),反之亦然;

通道是访问IO服务的导管,通过通道,我们可以以最小的开销来访问操作系统的I/O服务;

顺便说下,缓冲区是通道内部发送数据和接收数据的端点,如下图所示;

另外,关于通道Channel接口的定义,很简单,只有两个方法,判断通道是否打开和关闭通道;

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public interface Channel extends Closeable { public boolean isOpen(); public void close() throws IOException;}
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创建通道

通道主要分为两大类,文件(File)通道和套接字(socket)通道;

涉及的类有FileChannel类和三个socket通道类:SocketChannel、ServerSocketChannel和DatagramChannel;

下面分别看下这几个通道是如何创建的:

创建FileChannel通道

FileChannel通道只能通过在一个打开的RandomAccessFile、FileInputStream或FileOutputStream对象上调用getChannel( )方法来获取,如下所示:

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RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile ('somefile', 'r'); FileChannel fc = raf.getChannel( );
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创建SocketChannel通道

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SocketChannel sc = SocketChannel.open( ); sc.connect (new InetSocketAddress ('somehost', someport));
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创建ServerSocketChannel通道

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ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open(); ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(somelocalport));
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创建DatagramChannel通道

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DatagramChannel dc = DatagramChannel.open( );
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使用通道

在使用通道的时候,我们通常都将通道的数据取出存入ByteBuffer对象或者从ByteBuffer对象中获取数据放入通道进行传输;

在使用通道的过程中,我们要注意通道是单向通道还是双向通道,单向通道只能读或写,而双向通道是可读可写的;

如果一个Channel类实现了ReadableByteChannel接口,则表示其是可读的,可以调用read()方法读取;

如果一个Channel类实现了WritableByteChannel接口,则表示其是可写的,可以调用write()方法写入;

如果一个Channel类同时实现了ReadableByteChannel接口和WritableByteChannel接口则为双向通道,如果只实现其中一个,则为单向通道;

如ByteChannel就是一个双向通道,实际上ByteChannel接口本身并不定义新的API方法,它是一个聚集了所继承的多个接口,并重新命名的便捷接口;

如下是一个使用通道的例子,展示了两个通道之间拷贝数据的过程,已添加了完整的注释:

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package nio;import java.io.IOException;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.Channels;import java.nio.channels.ReadableByteChannel;import java.nio.channels.WritableByteChannel;public class Main{ public static void main(String[] args) throws IOException { ReadableByteChannel source = Channels.newChannel(System.in); WritableByteChannel dest = Channels.newChannel(System.out); channelCopy1(source, dest); // channelCopy2 (source, dest); source.close(); dest.close(); } private static void channelCopy1(ReadableByteChannel src, WritableByteChannel dest) throws IOException { ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(16 * 1024); while (src.read(buffer) != -1) { // 切换为读状态 buffer.flip(); // 不能保证全部写入 dest.write(buffer); // 释放已读数据的空间,等待数据写入 buffer.compact(); } // 退出循环的时候,由于调用的是compact方法,缓冲区中可能还有数据 // 需要进一步读取 buffer.flip(); while (buffer.hasRemaining()) { dest.write(buffer); } } private static void channelCopy2(ReadableByteChannel src, WritableByteChannel dest) throws IOException { ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(16 * 1024); while (src.read(buffer) != -1) { // 切换为读状态 buffer.flip(); // 保证缓冲区的数据全部写入 while (buffer.hasRemaining()) { dest.write(buffer); } // 清除缓冲区 buffer.clear(); } // 退出循环的时候,由于调用的是clear方法,缓冲区中已经没有数据,不需要进一步处理 }}
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关闭通道

我们可以通过调用close()方法来关闭通道;

一个打开的通道代表与一个特定I/O服务的特定连接,并封装该连接的状态。当通道关闭时,这个连接会丢失,然后通道将不再连接任何东西。

可以通过isOpen()方法来判断通道是否打开,如果对关闭的通道进行读写等操作,会导致ClosedChannelException异常;

另外,如果一个通道实现了InterruptibleChannel接口,那么,当该通道上的线程被中断时,通道会被关闭,且该线程会抛出ClosedByInterruptException异常;



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