一篇學會 Java NIO Channel 的使用
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Java NIO 中的 Channel 分類：
- FileChannel
- SocketChannel
- ServerSocketChannel
- DatagramChannel
channel 分類
FileChannel: 主要用于文件的讀寫，可以從磁盤上讀取文件，也可以向磁盤上寫入文件。
SocketChannel：用于 Socket 的 TCP 連接的數(shù)據(jù)讀寫，既可以從 Channel 讀數(shù)據(jù)，也可以向 Channle 中寫入數(shù)據(jù)
ServerSocketChannel：通過 ServerSocketChannel 可以監(jiān)聽 TCP 連接，服務端監(jiān)聽到連接之后，會為每個請求創(chuàng)建一個 SocketChannel
DatagramChannel：用于 UDP 協(xié)議的數(shù)據(jù)讀寫
接下來就分別介紹一下。
FileChannel
主要用于操作文件，廢話不多說，直接看例子。
準備文件 test-file.txt ，內(nèi)容 shDEQuanZhanBiJi
test-file.txt 文件
輸入 FileInputStream
用于從 FileChannel 中讀取數(shù)據(jù)，例如將指定文件輸入到 FileChannel 中，我們就能獲取到文件的內(nèi)容，接下來編寫 FileChannel 的 輸入流 核心代碼：
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- // 創(chuàng)建一個輸入流
- FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("test-file.txt");
- // 通過輸入流獲取到 channel
- FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();
- // 準備好 ByteBuffer
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
- // 將 輸入流 的 channel 的數(shù)據(jù)讀入 buffer 中
- fileChannel.read(buffer);
- // 簡單打印 buffer 的內(nèi)容
- printBuffer(buffer); // shDEQuanZhanBiJi
- }
這里面的 ByteBuffer 是 channel 進行讀、寫數(shù)據(jù)的中間媒介。要從 channel 中讀取數(shù)據(jù)(也就是上面這個例子)，需要先將數(shù)據(jù)讀到 ByteBuffer 中;同理，要想向 channel 中寫入數(shù)據(jù)，也需要先將數(shù)據(jù)寫入 ByteBuffer(下面講輸出流的時候會講)。
對 ByteBuffer 不熟悉的可以先看看我之前寫的《玩轉(zhuǎn) ByteBuffer》，printBuffer 的代碼里面也有
輸出 FileOutputStream
顧名思義，是 FileChannel 要向外輸出數(shù)據(jù)，例如將數(shù)據(jù)寫入到磁盤文件上，接下來通過例子看看效果：
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- // 指定需要生成的文件名稱
- String generateFileName = "generate-file.txt";
- // 創(chuàng)建一個輸出流
- FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(generateFileName);
- // 通過輸出流獲取到 channel
- FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel();
- // 準備好 ByteBuffer, 并向里面寫入數(shù)據(jù)
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
- buffer.put("shDEQuanZhanBiJi".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
- // 將 輸入流 的 channel 的數(shù)據(jù)讀入 buffer 中
- fileChannel.write(buffer);
- fileChannel.close();
- }
相應的注釋都已經(jīng)貼在對應的代碼上了，細節(jié)在此不再贅述。唯一需要關注的是，調(diào)用 write 寫文件到磁盤上時，也是先傳入的 ByteBuffer。
好了，當你運行完代碼你會發(fā)現(xiàn)，雖然文件是生成的了，但是里面卻是空白的...這其實就涉及到對 ByteBuffer 的熟悉程度了，算是埋的一個坑。
如果不知道為啥文件是空的，可以去看看上面講 ByteBuffer 的文章，接下來是解答。
這是因為我們創(chuàng)建一個 ByteBuffer 的時候默認是處于寫模式的，此時如果去通過 position 和 limit 去讀取數(shù)據(jù)是讀不到的。所以在調(diào)用 write 之前，我們需要先將 ByteBuffer 切換到讀模式，完整代碼如下：
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- // 指定需要生成的文件名稱
- String generateFileName = "generate-file.txt";
- // 創(chuàng)建一個輸出流
- FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(generateFileName);
- // 通過輸出流獲取到 channel
- FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel();
- // 準備好 ByteBuffer, 并向里面寫入數(shù)據(jù)
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
- buffer.put("shDEQuanZhanBiJi".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
- // 將 ByteBuffer 切換到讀模式
- buffer.flip();
- // 將 輸入流 的 channel 的數(shù)據(jù)讀入 buffer 中
- fileChannel.write(buffer);
- fileChannel.close();
- }
可以看到，文件生成了，內(nèi)容也有了：
但是呢，上面將的兩種要么只能寫，要么只能讀。例如 FileInputStream 如果你硬要往 channel 里懟數(shù)據(jù)，程序最后會拋出 NonWritableChannelException 異常，告訴你這玩意兒寫不了。
那有沒有一個既能寫，又能讀還能唱跳的實現(xiàn)呢?當然有，那就是 RandomAccessFile。
這里提一嘴，調(diào)用完 write 并不是立即就寫入磁盤，也可以在操作系統(tǒng)的緩存里。如果需要立即刷盤，則調(diào)用 channel.force(true); 即可。
RandomAccessFile
怎么用的呢?其實跟之前兩個差不多：
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- // 指定需要生成的文件名稱
- String targetFileName = "target-file.txt";
- // 創(chuàng)建 RandomAccessFile, 賦予可讀(r)、可寫(w)的權限
- RandomAccessFile accessFile = new RandomAccessFile(targetFileName, "rw");
- FileChannel fileChannel = accessFile.getChannel();
- // 創(chuàng)建 ByteBuffer 并寫入數(shù)據(jù)
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
- buffer.put("shDEQuanZhanBiJi".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
- // 切換到 buffer 的讀模式
- buffer.flip();
- // 調(diào)用 write 將 buffer 的數(shù)據(jù)寫入到 channel, channel 再寫數(shù)據(jù)到磁盤文件
- fileChannel.write(buffer);
- // 相當于清空 buffer
- buffer.clear();
- // 將之前寫入到 channel 的數(shù)據(jù)再讀入到 buffer
- fileChannel.read(buffer);
- // 打印 buffer 中的內(nèi)容
- printBuffer(buffer);
- fileChannel.close();
- }
運行之后的效果就是，會生成一個名為 target-file.txt 的文件，內(nèi)容就是 shDEQuanZhanBiJi。并且控制臺會將之前寫入 channel 的 shDEQuanZhanBiJi 打印出來。
老規(guī)矩，細節(jié)都在注釋中。值得注意的是 new RandomAccessFile(targetFileName, "rw"); 里的 rw 。注釋里也寫了，代表賦予可讀、可寫的權限。
再值得注意的是，你不能說把 rw 改成 w。
不能這么玩，因為它就是一個單純的字符串匹配，可供選擇的就這么些：
mode 類型
- 可以看到，r 必不可少...：
- r 只能讀
- rw 既能讀，也能寫
rws 和 rwd 功能和 rw 大致是相同的，可讀、可寫。唯一區(qū)別是他們會將每次改動強制刷到磁盤，并且 rws 會將操作系統(tǒng)對該文件的元數(shù)據(jù)也一起刷盤，體現(xiàn)就是文件的更新時間會更新，而 rwd 不會將文件的元數(shù)據(jù)刷盤
- 兩個 SocketChannel
由于這倆一個負責連接傳輸，另一個負責連接的監(jiān)聽，所以就放在一起來講了。這一小節(jié)我們大概要做這件事：
客戶端發(fā)送文件到服務器
但是為了能讓大家直接運行起來，客戶端這側(cè)就不從磁盤文件讀取了，直接用 ByteBuffer。大家可以運行起來之后，自己嘗試從磁盤上去加載。還是先看代碼，首先是服務器的：
ServerSocketChannel
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- // 打開一個 ServerSocketChannel
- ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
- // 綁定 8080 端口
- serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
- // 開始接受客戶端連接
- SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
- // 獲取連接成功
- System.out.printf("socketChannel %s connected\n", socketChannel);
- // 準備 ByteBuffer 以從 socketChannel 中讀取數(shù)據(jù)
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
- // 開始讀取數(shù)據(jù)
- System.out.println("before read");
- int read = socketChannel.read(buffer);
- System.out.printf("read complete, read bytes length: %s \n", read);
- printBuffer(buffer);
- }
這里我們使用的是 Java NIO 中默認的阻塞模式，僅僅作為一個掩飾，如果想要 ServerSocketChannel 進入非阻塞模式，可在 open 之后，調(diào)用:
- serverSocketChannel.configureBlocking(false);
由于我們這里是阻塞模式，所以在代碼運行到 serverSocketChannel.accept(); 時，會陷入阻塞狀態(tài)，直到有客戶端過來建立連接。同理，read 方法也是阻塞的，如果客戶端一直沒有寫入數(shù)據(jù)，那么服務器就會一直阻塞在 read 。
SocketChannel
直接先給代碼：
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- // 打開一個 SocketChannel
- SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
- // 連接到 localhost 的 8080 端口
- socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
- // 準備 ByteBuffer
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
- buffer.put(Charset.defaultCharset().encode("test"));
- // 將 buffer 切換成讀模式 & 向 channel 中寫入數(shù)據(jù)
- buffer.flip();
- socketChannel.write(buffer);
- }
先啟動服務器，再啟動客戶端?？梢钥吹椒掌鱾?cè)的控制臺有如下的輸出：
- socketChannel java.nio.channels.SocketChannel[connected local=/127.0.0.1:8080 remote=/127.0.0.1:64373] connected
- before read
- read complete, read bytes length: 4
- BUFFER VALUE: test
Datagram
這個就比較簡單，首先是客戶端的代碼：
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();
- // 構建 buffer 數(shù)據(jù)
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
- buffer.put(Charset.defaultCharset().encode("test"));
- // 切換到 buffer 的讀模式
- buffer.flip();
- datagramChannel.send(buffer, new InetSocketAddress("localhost", 8080));
- }
然后是服務器：
- public static void main(String[] args) throws IOException {
- DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();
- datagramChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
- datagramChannel.receive(buffer);
- printBuffer(buffer);
- }
