Java NIO中的通道Channel（一）通道基础

2023-02-25 17:07:21

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；

public interface Channel extends Closeable {

    public boolean isOpen();

    public void close() throws IOException;

}

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：

        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile ("somefile", "r");

        FileChannel fc = raf.getChannel( );

创建SocketChannel通道

        SocketChannel sc = SocketChannel.open( );

        sc.connect (new InetSocketAddress ("somehost", someport));

创建ServerSocketChannel通道

        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();

        ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(somelocalport));

创建DatagramChannel通道

        DatagramChannel dc = DatagramChannel.open( );

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：

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

    }

}

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；

参考资料

《Java NIO》

码农公寓