Java NIO中，一個socket連接使用一個Channel（通道）來表示。對應到不同的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議類型，在Java中都有不同的NIO Channel（通道） 相對應。其中最為重要的四種Channel（通道）實現(xiàn)： FileChannel、 SocketChannel、 ServerSocketChannel、 DatagramChannel ：

• FileChannel 文件通道，用于文件的數(shù)據(jù)讀寫； (管文件的傳輸通道)
• SocketChannel 套接字通道，用于Socket套接字TCP連接的數(shù)據(jù)讀寫； （管TCP數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃?/li>
• ServerSocketChannel 服務器套接字通道（或服務器監(jiān)聽通道），允許我們監(jiān)聽TCP連接請求，為每個監(jiān)聽到的請求，創(chuàng)建一個SocketChannel套接字通道； （只管與服務器 TCP連接 的通道）
• DatagramChannel 數(shù)據(jù)報通道，用于UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)讀寫。 (管UDP數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?

我在學習Channel的時候，老是搞不清楚ServerSocketChannel和SocketChannel的關系，這次我不允許我的讀者也搞不清。用大白話講就是通道你可以理解為數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓艿?，這個管道是雙向傳輸?shù)?，即既可以通過Channel向文件或者網(wǎng)絡客戶端寫數(shù)據(jù)也可以從文件或者網(wǎng)絡客戶端讀數(shù)據(jù)。如果你要讀取文件的數(shù)據(jù)，使用FileChannel ；如果需要建立網(wǎng)絡連接，在服務器使用ServerSocketChannel 來作為客戶端連接請求的通道，也就是說它只負責服務器端的連接請求的數(shù)據(jù)傳輸。通過ServerSocketChannel就可以和服務器建立連接，然后通過ServerSocketChannel創(chuàng)建SocketChannel 通道進行TCP數(shù)據(jù)傳輸。下面分別介紹每一個通道的用法。

FileChannel文件通道

FileChannel是專門操作文件的通道。通過FileChannel，既可以從一個文件中讀取數(shù)據(jù)，也可以將數(shù)據(jù)寫入到文件中。特別申明一下， FileChannel為阻塞模式，不能設置為非阻塞模式。不說你也知道，學習IO操作可以首先要獲取FileChannel通道 、然后讀取FileChannel通道中的數(shù)據(jù)或者將數(shù)據(jù)寫入FileChannel通道，然后關閉通道。最后補充一個就是強制將通道的數(shù)據(jù)刷盤到磁盤的方法即可，那么就按照上面的步驟開始吧！

獲取到FileChannel對象

獲取FileChannel對象有三種方式，第一種方式可以通過文件的輸入流、輸出流獲取FileChannel文件通道，代碼如下：

//創(chuàng)建一個文件輸入流
FileInputStream fis = new FileInputStream("word.txt");
//獲取文件流的通道，只能從通道中讀取數(shù)據(jù)，不能寫入數(shù)據(jù)
FileChannel inChannel = fis.getChannel();

//創(chuàng)建一個文件輸出流
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("word.txt");
//獲取文件流的通道，只能向通道中寫入數(shù)據(jù)，不能讀取數(shù)據(jù)
FileChannel outchannel = fos.getChannel();

也可以通過RandomAccessFile文件隨機訪問類，獲取FileChannel文件通道實例，代碼如下：

// 創(chuàng)建 既可以寫也可以讀的隨機訪問類 RandomAccessFile 隨機訪問對象
// 參數(shù)"rw"表示可讀可寫，如果只讀可以給"r"，只寫給"w"即可
RandomAccessFile rFile = new RandomAccessFile("word.txt", "rw");
//獲取文件流的通道（可讀可寫）
FileChannel channel = rFile.getChannel();

從FileChannel中讀取數(shù)據(jù)

下面給出標準的讀取數(shù)據(jù)的代碼，具體解釋在注釋中，代碼中channel.read(buffer)將通道的數(shù)據(jù)讀到緩沖區(qū)上，雖然是讀取通道的數(shù)據(jù)，對于通道來說是讀取模式，但是對于ByteBuffer緩沖區(qū)來說則是寫入數(shù)據(jù)，這時， ByteBuffer緩沖區(qū)處于寫入模式 ，而buffer.get()才是從通道讀取數(shù)據(jù)，需要flip()切換讀模式：

try(FileChannel channel = new RandomAccessFile("word.txt", "rw").getChannel()){
    // 準備緩沖區(qū)，分配10字節(jié)的空間
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
    int len = -1;
    while ((len=channel.read(buffer))!=-1){ // 將channel中的數(shù)據(jù)讀取到緩存區(qū)中，返回讀到的數(shù)據(jù)長度，沒讀到數(shù)據(jù)返回-1
        buffer.flip(); // 切換讀取模式，左右指針指向已存數(shù)據(jù)首位
        while (buffer.hasRemaining()){// 如果position<limit，即還可以讀
            byte b = buffer.get();//讀取字節(jié)流,讀指針向后移動一個位置，補充buffer.get(i)可以讀取指定坐標的字節(jié)
            log.debug("讀取到的字節(jié)："+(char)b); //  log.debug 可以換成 System.out.println
        }
        buffer.clear(); // 讀完了buffer，將buffer的指針重新回歸buffer首尾
        //buffer.compact(); // 如果未讀完， 壓縮，將未讀的放在左邊
    }
}catch (IOException e){
    log.error("文件未找到");
}

上面將byte轉(zhuǎn)為char類型需要解釋一下：字節(jié)是8位，而char是16位，因此在將字節(jié)轉(zhuǎn)換為char時，只有低8位的數(shù)據(jù)被使用，高8位的數(shù)據(jù)被丟棄。這意味著字節(jié)的范圍[-128, 127]將被映射到char的范圍[0, 255]，只看整數(shù)部分相當于int類型轉(zhuǎn)為long類型，上轉(zhuǎn)型。如果字節(jié)表示的是ASCII字符，那么這種轉(zhuǎn)換通常是安全的，因為ASCII字符的范圍是0到127。因為wold.txt中的只有英文字符所以沒問題，有漢字不行。一般不會這樣使用，只是舉下例子！

輸出結(jié)果：輸出wold.txt中的字符：

20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：h
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：e
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：l
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：l
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：o
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：w
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：o
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：r
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：l
20:41:37 [DEBUG] [main] c.c.FileChannelTest - 讀取到的字節(jié)：d

向FileChannel通道中寫數(shù)據(jù)

寫入數(shù)據(jù)到通道，在大部分應用場景，都會調(diào)用通道的write（ByteBuffer）方法，此方法的參數(shù)是一個ByteBuffer緩沖區(qū)實例，是待寫數(shù)據(jù)的來源。write(ByteBuffer)方法的作用，是從ByteBuffer緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，然后寫入到通道自身，而返回值是寫入成功的字節(jié)數(shù)。如果 buffer 處于寫入模式（如剛寫完數(shù)據(jù)），需要 flip 翻轉(zhuǎn) buffer，使其變成讀取模式，代碼如下：

@Test
public void test2(){
	// wrap 方法執(zhí)行完自動切換wrapBuffer為讀模式
	ByteBuffer wrapBuffer = ByteBuffer.wrap("你好世界！".getBytes());
	try(FileChannel channel = new RandomAccessFile("word.txt","rw").getChannel()){
        int len = 0;
        while ((len = channel.write(wrapBuffer))!=0){
        	System.out.println("已經(jīng)寫入字節(jié)數(shù)為："+len); //已經(jīng)寫入字節(jié)數(shù)為：15
        }
    }catch (IOException e){
     	log.error("文件未找到");
	}
}

// 關閉通道
channel.close();
//強制刷新到磁盤
channel.force(true);

注意，寫入數(shù)據(jù)會將word.txt原有的數(shù)據(jù)擦除！當通道使用完成后，必須將其關閉。關閉非常簡單，調(diào)用close( )方法即可 。如果在將緩沖數(shù)據(jù)寫入通道時，需要保證數(shù)據(jù)能立即寫入到磁盤，可以在寫入后調(diào)用一下FileChannel的force()方法。關于FileChannel通道需要掌握的大概就是上面這些，那么下面的內(nèi)容是作為開發(fā)中的補充內(nèi)容。

文件操作補充內(nèi)容

字符串與ByteBuffer緩存的相互轉(zhuǎn)換

// 字符串轉(zhuǎn)為ByteBuffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
buffer.put("hello world".getBytes());
debugAll(buffer);

buffer.flip(); //這種方式需要切換讀模式才可以
CharBuffer hw = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer);
System.out.println(hw.toString());

// 使用Charset類
ByteBuffer encodeBuffer = StandardCharsets.UTF_8.encode("hello");
debugAll(encodeBuffer);

CharBuffer decode = StandardCharsets.UTF_8.decode(encodeBuffer);
System.out.println(decode.toString());

// 使用wrap
ByteBuffer wrapBuffer = ByteBuffer.wrap("hello".getBytes());
debugAll(wrapBuffer);

通道與通道直接發(fā)送數(shù)據(jù)（零拷貝）

public static void main(String[] args) {
    try(
            FileChannel from = new FileInputStream("world.txt").getChannel();
            FileChannel to = new FileOutputStream("to.txt").getChannel()
    ) {
        long size = from.size();
        for (long left = size; left >0 ; ) {
            // 該方法每次最多傳輸2g的數(shù)據(jù)量
            long n = from.transferTo((size-left), from.size(), to);
            left -= n;
        }
    }catch (IOException ie){
        ie.printStackTrace();
    }
}

NIO提供的關于File的操作

遍歷目錄文件：

public class FileTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 訪問文件夾
        visitorFile();
        // 拷貝文件夾
        copyFile();
        // 刪除文件夾
        deleteFile();

    }

    private static void copyFile() throws IOException {
        String source = "C:\\Users\\cheney\\Documents\\CFSystem";
        String target = "C:\\Users\\cheney\\Documents\\CFSystem_bak";

        Files.walk(Paths.get(source)).forEach(path -> {
            // 替換成新的路徑
            String targetName = path.toString().replace(source, target);
            try {
                if(Files.isDirectory(path)){
                    Files.createDirectory(Paths.get(targetName));
                }else if(Files.isRegularFile(path)){
                    Files.copy(path,Paths.get(targetName));
                }
            }catch (IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        });
    }

    private static void deleteFile() throws IOException {
        Files.walkFileTree(Paths.get("C:\\Users\\cheney\\Documents\\CFSystem_bak"),new SimpleFileVisitor<Path>(){
            @Override
            // 在訪問目錄之前被調(diào)用。你可以在這里執(zhí)行預處理操作。
            public FileVisitResult preVisitDirectory(Path dir, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                // 進入文件夾時不能刪除文件夾，因為里面還有文件
                System.out.println("進入------>"+dir);
                return super.preVisitDirectory(dir, attrs);
            }

            @Override
            // 在訪問某個目錄的文件時被調(diào)用。你可以在這里執(zhí)行對文件的操作。
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                // 刪除文件夾
                System.out.println("刪除xxxxxx:"+file);
                Files.delete(file);
                return super.visitFile(file, attrs);
            }

            @Override
            // 在訪問文件失敗時被調(diào)用。例如，由于權限問題或其他原因，無法訪問文件。
            public FileVisitResult visitFileFailed(Path file, IOException exc) throws IOException {
                return super.visitFileFailed(file, exc);
            }

            @Override
            // 在訪問目錄之后被調(diào)用。你可以在這里執(zhí)行后處理操作。
            public FileVisitResult postVisitDirectory(Path dir, IOException exc) throws IOException {
                // 如果退出之前遍歷刪除過文件，那么可以刪除文件夾
                System.out.println("退出<------"+dir);
                Files.delete(dir);
                return super.postVisitDirectory(dir, exc);
            }
        });
    }

    private static void visitorFile() throws IOException {
        AtomicInteger dirCount = new AtomicInteger();
        // 遍歷文件夾，SimpleFileVisitor訪問者模式
        Files.walkFileTree(Paths.get("C:\\Users\\cheney\\Documents\\CFSystem"),new SimpleFileVisitor<Path>(){
            // 文件訪問之前的操作，即訪問到文件夾
            @Override
            public FileVisitResult preVisitDirectory(Path dir, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                System.out.println("==========>"+dir);
                dirCount.incrementAndGet();
                return super.preVisitDirectory(dir, attrs);
            }

            // 文件訪問時操作，即訪問到文件
            @Override
            public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
                System.out.println("==========>"+file);
                return super.visitFile(file, attrs);
            }
        });
        System.out.println("文件夾個數(shù)："+dirCount.get());
    }
}

檢查文件是否存在

Path path = Paths.get("helloword/data.txt");
System.out.println(Files.exists(path));

創(chuàng)建一級目錄

Path path = Paths.get("helloword/d1");
Files.createDirectory(path);

• 如果目錄已存在，會拋異常 FileAlreadyExistsException
• 不能一次創(chuàng)建多級目錄，否則會拋異常 NoSuchFileException

創(chuàng)建多級目錄用

Path path = Paths.get("helloword/d1/d2");
Files.createDirectories(path);

拷貝文件

Path source = Paths.get("helloword/data.txt");
Path target = Paths.get("helloword/target.txt");

Files.copy(source, target);

• 如果文件已存在，會拋異常 FileAlreadyExistsException

如果希望用 source 覆蓋掉 target，需要用 StandardCopyOption 來控制

Files.copy(source, target, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

移動文件

Path source = Paths.get("helloword/data.txt");
Path target = Paths.get("helloword/data.txt");

Files.move(source, target, StandardCopyOption.ATOMIC_MOVE);

• StandardCopyOption.ATOMIC_MOVE 保證文件移動的原子性

刪除文件

Path target = Paths.get("helloword/target.txt");

Files.delete(target);

• 如果文件不存在，會拋異常 NoSuchFileException

刪除目錄

Path target = Paths.get("helloword/d1");

Files.delete(target);

• 如果目錄還有內(nèi)容，會拋異常 DirectoryNotEmptyException

SocketChannel和ServerSocketChannel套接字通道

很多人都搞不拎清這兩個通道的區(qū)別，它們都是涉及網(wǎng)絡連接的通道，SocketChannel負責連接的數(shù)據(jù)傳輸，另一個是ServerSocketChannel負責連接的監(jiān)聽。要想和服務器建立TCP通信，必須先連接服務器，而ServerSocketChannel就是符合客戶端連接請求的通道，只有三次握手連接完成了才可以使用SocketChannel進行通信。ServerSocketChannel僅僅應用于服務器端，而SocketChannel則同時處于服務器端和客戶端，所以，對應于一個連接，兩端都有一個負責傳輸?shù)腟ocketChannel傳輸通道。同樣下面講解將按照獲取通道、讀取通道數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)寫入到通道中、關閉通道等步驟介紹。

獲取SocketChannel傳輸通道

在客戶端，先通過SocketChannel靜態(tài)方法open()獲得一個套接字傳輸通道；然后，將socket套接字設置為非阻塞模式；最后，通過connect()實例方法，對服務器的IP和端口發(fā)起連接。

//獲得一個套接字傳輸通道
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
//設置為非阻塞模式
socketChannel.configureBlocking(false);
//對服務器的 IP 和端口發(fā)起連接
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1"， 80));

在服務器端，需要在連接建立的事件到來時，服務器端的ServerSocketChannel能成功地查詢出這個新連接事件，并且通過調(diào)用服務器端ServerSocketChannel監(jiān)聽套接字的accept()方法，來獲取新連接的套接字通道：

//新連接事件到來，首先通過事件，獲取服務器監(jiān)聽通道，這個key如何來的后面Selector會介紹
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
//獲取新連接的套接字通道
SocketChannel socketChannel = server.accept();
//設置為非阻塞模式
socketChannel.configureBlocking(false);

看見了沒，服務器端需要先使用ServerSocketChannel建立連接才能使用套接字傳輸通道！

讀取SocketChannel傳輸通道

當SocketChannel傳輸通道可讀時，可以從SocketChannel讀取數(shù)據(jù)，具體方法與前面的文件通道讀取方法是相同的。調(diào)用read方法，將數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)ByteBuffer。 這部分和前面文件傳輸通道FileChannel是一樣的，都是通過緩沖區(qū)從通道讀取和寫入數(shù)據(jù)，如下：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int bytesRead = socketChannel.read(buffer);

在讀取時，因為是異步的，因此我們必須檢查read的返回值，以便判斷當前是否讀取到了數(shù)據(jù)。 read()方法的返回值是讀取的字節(jié)數(shù)，如果返回-1，那么表示讀取到對方的輸出結(jié)束標志，對方已經(jīng)輸出結(jié)束，準備關閉連接。實際上，通過read方法讀數(shù)據(jù)，本身是很簡單的，比較困難的是，在非阻塞模式下，如何知道通道何時是可讀的呢？這就需要用到NIO的新組件——Selector通道選擇器，稍后介紹。

向SocketChannel傳輸通道寫入數(shù)據(jù)

//寫入前需要讀取緩沖區(qū)，要求 ByteBuffer 是讀取模式
buffer.flip();
socketChannel.write(buffer);

關閉通道

//調(diào)用終止輸出方法，向?qū)Ψ桨l(fā)送一個輸出的結(jié)束標志
socketChannel.shutdownOutput();
//關閉套接字連接
IOUtil.closeQuietly(socketChannel);

DatagramChannel數(shù)據(jù)報通道

在Java中使用UDP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)，比TCP協(xié)議更加簡單。和Socket套接字的TCP傳輸協(xié)議不同， UDP協(xié)議不是面向連接的協(xié)議。使用UDP協(xié)議時，只要知道服務器的IP和端口，就可以直接向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)。在Java NIO中，使用DatagramChannel數(shù)據(jù)報通道來處理UDP協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸。

獲取DatagramChannel數(shù)據(jù)報通道

//獲取 DatagramChannel 數(shù)據(jù)報通道
DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();
//設置為非阻塞模式
datagramChannel.configureBlocking(false);

如果需要接收數(shù)據(jù)，還需要調(diào)用bind方法綁定一個數(shù)據(jù)報的監(jiān)聽端口，具體如下：//調(diào)用 bind 方法綁定一個數(shù)據(jù)報的監(jiān)聽端口```

channel.socket().bind(new InetSocketAddress(18080));

讀取DatagramChannel數(shù)據(jù)報通道數(shù)據(jù)

當DatagramChannel通道可讀時，可以從DatagramChannel讀取數(shù)據(jù)。和前面的SocketChannel讀取方式不同，這里不調(diào)用read方法，而是調(diào)用receive（ByteBufferbuf）方法將數(shù)據(jù)從DatagramChannel讀入，再寫入到ByteBuffer緩沖區(qū)中。通道讀取receive（ByteBufferbuf）方法雖然讀取了數(shù)據(jù)到buf緩沖區(qū)，但是其返回值是SocketAddress類型，表示返回發(fā)送端的連接地址（包括IP和端口）。通過receive方法讀取數(shù)據(jù)非常簡單，但是，在非阻塞模式下，如何知道DatagramChannel通道何時是可讀的呢？和SocketChannel一樣，同樣需要用到NIO的新組件—Selector通道選擇器，稍后介紹。

//創(chuàng)建緩沖區(qū)
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
//從 DatagramChannel 讀入，再寫入到 ByteBuffer 緩沖區(qū)
SocketAddress clientAddr= datagramChannel.receive(buf);

寫入DatagramChannel數(shù)據(jù)報通道

向DatagramChannel發(fā)送數(shù)據(jù)，和向SocketChannel通道發(fā)送數(shù)據(jù)的方法也是不同的。這里不是調(diào)用write方法，而是調(diào)用send方法。由于UDP是面向非連接的協(xié)議，因此，在調(diào)用send方法發(fā)送數(shù)據(jù)的時候，需要指定接收方的地址（IP和端口）。 示例代碼如下：

//把緩沖區(qū)翻轉(zhuǎn)到讀取模式
buffer.flip();
//調(diào)用 send 方法，把數(shù)據(jù)發(fā)送到目標 IP+端口
dChannel.send(buffer, new InetSocketAddress("127.0.0.1",18899));
//清空緩沖區(qū)，切換到寫入模式
buffer.clear();
//簡單關閉即可
dChannel.close();

至此，幾種通道基本用法就介紹完畢了，如果不過癮是因為沒有結(jié)合Selector來講，結(jié)合Selector才是最知識盛宴。在Selector中將結(jié)合Channel和Buffer全面進行介紹。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-809213.html

到了這里，關于Java-NIO篇章（3）——Channel通道類詳解的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！