详解通道 (Channel 接口)

2023-02-25 17:06:57

在本篇博文中，本人主要讲解NIO 的两个核心点 —— 缓冲区(Buffer) 和通道 (Channel）之一的缓冲区(Buffer)，

有关NIO流的其他知识点请观看本人博文《详解 NIO流》

通道 (Channel)
- FileChannel 类：
- 分散 (Scatter) 和聚集 (Gather)：

通道 (Channel)

概述：

由 java.nio.channels 包定义的。

Channel 表示 IO 源与目标打开的连接。

Channel 类似于传统的“流”。

只不过 Channel本身不能直接访问数据， Channel 只能与Buffer 进行交互!

下面，本人来通过一张图展示下我们用NIO流进行数据读写的底层实现步骤：

现在，本人来展示下 Channel 接口的实现类的对象的获取手段：

手段1：获取通道的一种方式是对支持通道的对象调用getChannel() 方法:

public FileChannel getChannel()

支持通道的类如下：

本地I/O：

FileInputStream

FileOutputStream

RandomAccessFile

网络 I/O：

DatagramSocket

Socket

ServerSocket

手段2：

使用 Files 类的静态方法 newByteChannel()方法 获取字节通道。

static SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, OpenOption... options)

打开或创建一个文件，返回一个可寻址的字节通道存取文件。

static SeekableByteChannel newByteChannel(Path path, Set options, FileAttribute... attrs)

打开或创建一个文件，返回一个可寻址的字节通道存取文件

手段3：

通过 Channel 接口的静态方法 open()方法 打开并返回指定通道。

static FileChannel open(Path path, OpenOption... options)

在我们获得了 Channel 接口的实现类的对象之后，

进行信息的传输：

public void write(ByteBuffer dst):

将 Buffer 中数据写入 Channel

public void read(ByteBuffer dst):

从 Channel 读取数据到 Buffer

判断可用性：

void close()

关闭此通道

boolean isOpen()

告诉是否这个通道是打开的

那么，在本篇博文中，本人主要讲解下 Channel 接口实现类中的 FileChannel类：

FileChannel 类：

获得对象的手段在上文中已经讲解过了，本人就不讲解这个类的构造方法了

（一般不会有要求通过构造方法来获取Channel的对象）

那么，本人来展示下这个类的常用API：

int read(ByteBufferdst)：

从Channel中读取数据到ByteBuffer

long read(ByteBuffer[] dsts)：

将Channel中的数据“分散”到ByteBuffer[]

int write(ByteBuffer src)：

将ByteBuffer中的数据写入到Channel

long write(ByteBuffer[] srcs)：

将ByteBuffer[]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

那么，现在，本人来分别展示下使用 FileChannel 类和非直接缓冲区/直接缓冲区来进行文件的复制操作：

首先是 Channel 接口和非直接缓冲区版本：

package edu.youzg.about_nio.core;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.channels.FileChannel;

public class FileCopy {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        FileInputStream in = new FileInputStream("plantsVSzombies.mp4");

        FileOutputStream out = new FileOutputStream("copyViewFile.mp4");

        //获取通道

        FileChannel inChannel = in.getChannel();

        FileChannel outChannel = out.getChannel();

        //面向通道，和缓冲区来复制文件

        //分配一个非直接缓冲区

        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        //读写文件

        while (inChannel.read(byteBuffer) != -1){

            //切换读取模式

            byteBuffer.flip();

            //写数据

            outChannel.write(byteBuffer);

            //清空缓冲区

            byteBuffer.clear();

        }

        //释放资源

        in.close();

        out.close();

        inChannel.close();

        outChannel.close();

    }

}

首先，本人展示下源文件的信息：

现在，本人来展示下生成文件的信息：

那么，本人再来展示下使用 FileChannel 类和直接缓冲区进行文件复制：

package edu.youzg.about_nio.core;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.MappedByteBuffer;

import java.nio.channels.FileChannel;

import java.nio.file.Paths;

import java.nio.file.StandardOpenOption;

public class FileCopy {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        //通过文件通道的静态方法,打开读写通道

        //参1:通过Paths获取源文件的路径

        //参2:操作模式 StandardOpenOption.READ 读取模式

        //打开读取文件的通道

        FileChannel in = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile.mp4"), StandardOpenOption.READ);

        //打开写入的通道 模式要读还要写  StandardOpenOption.CREATE 意思是文件不存在就创建,如果存在就覆盖

        //StandardOpenOption.CREATE_NEW 意思是文件不存在就创建,如果存在就报错

        FileChannel out = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile2.mp4"), StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);

        //操作内存映射文件(也就是这个缓冲区在物理内存中)

        MappedByteBuffer inByteBuffer = in.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, in.size());

        MappedByteBuffer outByteBuffer = out.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, in.size());

        //直接对缓冲区进行读写操作

        byte[] bytes = new byte[inByteBuffer.limit()];

        inByteBuffer.get(bytes);

        outByteBuffer.put(bytes);

        //释放资源

        in.close();

        out.close();

    }

}

现在，本人来展示下生成文件的信息：

现在，本人来介绍一下通道的转换性质：

通道的转换性质主要依靠如下两个方法实现：

public abstract long transferFrom(ReadableByteChannel src, long position, long count)：

将字节从给定的可读字节通道(即：输入通道)传输到这个通道的文件中

public abstract long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target)：

将字节从这通道的文件给出到可写字节通道(即：输出通道)

那么，现在，本人来通过这两个方法，实现下文件的复制操作：

package edu.youzg.about_nio.core;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.MappedByteBuffer;

import java.nio.channels.FileChannel;

import java.nio.file.Paths;

import java.nio.file.StandardOpenOption;

public class FileCopy {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile2.mp4"), StandardOpenOption.READ);

        FileChannel outChannel1 = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile3.mp4"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);

        FileChannel outChannel2 = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile4.mp4"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);

        //站在输入通道的角度

        inChannel.transferTo(0,inChannel.size(),outChannel1);

        //站在输出通道的角度

        outChannel2.transferFrom(inChannel,0,inChannel.size());

    }

}

那么，现在，本人来展示下生成的文件的信息：

那么，可以看到，文件的复制成功了！

在本篇博文的最后，本人讲解下一个很重要的思想 —— 分散 (Scatter) 和聚集 (Gather)：

分散 (Scatter) 和聚集 (Gather)：

简介：

所谓的分散和聚集，

就是 分散读取、聚集写入

那么，本人现在来解释下这两个名词：

分散读取（ Scattering Reads ）：从 Channel 中读取的数据“分散”到多个Buffer缓冲区中

聚集写入（ Gathering Writes ）：将多个 Buffer缓冲区中的数据“聚集”到 Channel

本人现在通过两张图来展示下这两个知识点：

分散读取（ Scattering Reads ）：

（注意：按照缓冲区的顺序，从Channel中读取的数据依次将Buffer填满）
聚集写入（ Gathering Writes ）：

（注意：按照缓冲区的顺序，写入position和limit之间的数据到Channel）

那么，现在，本人来利用这两个知识点，来实现下文件的复制操作：

package edu.youzg.about_nio.core;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.FileOutputStream;

import java.io.IOException;

import java.nio.ByteBuffer;

import java.nio.MappedByteBuffer;

import java.nio.channels.FileChannel;

import java.nio.file.Paths;

import java.nio.file.StandardOpenOption;

public class FileCopy {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile4.mp4"), StandardOpenOption.READ);

        FileChannel outChanle = FileChannel.open(Paths.get("copyViewFile5.mp4"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);

        //分配多个缓冲区（缓冲区要分配得足够）

        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(1024*2);

        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024*1024*20);

        //定义一个数组

        ByteBuffer[] byteBuffers={byteBuffer1,byteBuffer2};

        //分散

        inChannel.read(byteBuffers);

        //聚集

        for (ByteBuffer byteBuffer : byteBuffers) {

            byteBuffer.flip();//转换成读取模式

        }

        //写出数据

        outChanle.write(byteBuffers);

        //释放资源

        outChanle.close();

        inChannel.close();

    }

}

现在，本人来展示下生成的文件：

那么，可以看到，文件复制成功了！

（本人 NIO流博文链接：https:////www.cnblogs.com/codderYouzg/p/12418765.html）

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通道 (Channel)

FileChannel 类：

分散 (Scatter) 和 聚集 (Gather)：

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