Java NIO Channel 使用详情

目录

• FileChannel
• 输入 FileInputStream
• 输出 FileOutputStream
• RandomAccessFile
• 两个 SocketChannel
• ServerSocketChannel
• SocketChannel
• Datagram

Java NIO 中的 Channel 分类：

• FileChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel
• DatagramChannel

FileChannel: 主要用于文件的读写，可以从磁盘上读取文件，也可以向磁盘上写入文件。

SocketChannel：用于 Socket 的 TCP 连接的数据读写，既可以从 Channel 读数据，也可以向 Channle 中写入数据

ServerSocketChannel：通过 ServerSocketChannel 可以监听 TCP 连接，服务端监听到连接之后，会为每个请求创建一个 SocketChannel

DatagramChannel：用于 UDP 协议的数据读写

接下来就分别介绍一下。

FileChannel

主要用于操作文件，废话不多说，直接看例子。

准备文件 test-file.txt ，内容 shDEQuanZhanBiJi

输入 FileInputStream

用于从 FileChannel 中读取数据，例如将指定文件输入到 FileChannel 中，我们就能获取到文件的内容，接下来编写 FileChannel 的 输入流 核心代码：

public static void main(String[] args) throws IOException {
  // 创建一个输入流
  FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("test-file.txt");
  // 通过输入流获取到 channel
  FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();

  // 准备好 ByteBuffer
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
  // 将 输入流 的 channel 的数据读入 buffer 中
  fileChannel.read(buffer);

  // 简单打印 buffer 的内容
  printBuffer(buffer); // shDEQuanZhanBiJi
}

这里面的 ByteBuffer 是 channel 进行读、写数据的中间媒介。要从 channel 中读取数据（也就是上面这个例子），需要先将数据读到 ByteBuffer 中；同理，要想向 channel 中写入数据，也需要先将数据写入 ByteBuffer（下面讲输出流的时候会讲）。

对 ByteBuffer 不熟悉的可以先看看我之前写的《玩转 ByteBuffer》，printBuffer 的代码里面也有

输出 FileOutputStream

顾名思义，是 FileChannel 要向外输出数据，例如将数据写入到磁盘文件上，接下来通过例子看看效果：

public static void main(String[] args) throws IOException {
  // 指定需要生成的文件名称
  String generateFileName = "generate-file.txt";
  // 创建一个输出流
  FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(generateFileName);
  // 通过输出流获取到 channel
  FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel();

  // 准备好 ByteBuffer, 并向里面写入数据
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
  buffer.put("shDEQuanZhanBiJi".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

  // 将 输入流 的 channel 的数据读入 buffer 中
  fileChannel.write(buffer);
  fileChannel.close();
}

相应的注释都已经贴在对应的代码上了，细节在此不再赘述。唯一需要关注的是，调用 write 写文件到磁盘上时，也是先传入的 ByteBuffer。

好了，当你运行完代码你会发现，虽然文件是生成的了，但是里面却是空白的…这其实就涉及到对 ByteBuffer 的熟悉程度了，算是埋的一个坑。

如果不知道为啥文件是空的，可以去看看上面讲 ByteBuffer 的文章，接下来是解答。

这是因为我们创建一个 ByteBuffer 的时候默认是处于写模式的，此时如果去通过 position 和 limit 去读取数据是读不到的。所以在调用 write 之前，我们需要先将 ByteBuffer 切换到读模式，

完整代码如下：

public static void main(String[] args) throws IOException {
  // 指定需要生成的文件名称
  String generateFileName = "generate-file.txt";
  // 创建一个输出流
  FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(generateFileName);
  // 通过输出流获取到 channel
  FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel();

  // 准备好 ByteBuffer, 并向里面写入数据
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
  buffer.put("shDEQuanZhanBiJi".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

  // 将 ByteBuffer 切换到读模式
  buffer.flip();
  // 将 输入流 的 channel 的数据读入 buffer 中
  fileChannel.write(buffer);

  fileChannel.close();
}

可以看到，文件生成了，内容也有了：

但是呢，上面将的两种要么只能写，要么只能读。例如 FileInputStream 如果你硬要往 channel 里怼数据，程序最后会抛出 NonWritableChannelException 异常，告诉你这玩意儿写不了。

那有没有一个既能写，又能读还能唱跳的实现呢？当然有，那就是 RandomAccessFile。

这里提一嘴，调用完 write 并不是立即就写入磁盘，也可以在操作系统的缓存里。如果需要立即刷盘，则调用 channel.force(true); 即可。

RandomAccessFile

怎么用的呢？其实跟之前两个差不多：

public static void main(String[] args) throws IOException {
  // 指定需要生成的文件名称
  String targetFileName = "target-file.txt";
  // 创建 RandomAccessFile, 赋予可读(r)、可写(w)的权限
  RandomAccessFile accessFile = new RandomAccessFile(targetFileName, "rw");
  FileChannel fileChannel = accessFile.getChannel();

  // 创建 ByteBuffer 并写入数据
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
  buffer.put("shDEQuanZhanBiJi".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
  // 切换到 buffer 的读模式
  buffer.flip();
  // 调用 write 将 buffer 的数据写入到 channel, channel 再写数据到磁盘文件
  fileChannel.write(buffer);

  // 相当于清空 buffer
  buffer.clear();
  // 将之前写入到 channel 的数据再读入到 buffer
  fileChannel.read(buffer);

  // 打印 buffer 中的内容
  printBuffer(buffer);

  fileChannel.close();
}

运行之后的效果就是，会生成一个名为 target-file.txt 的文件，内容就是 shDEQuanZhanBiJi。并且控制台会将之前写入 channel 的 shDEQuanZhanBiJi 打印出来。

老规矩，细节都在注释中。值得注意的是 new RandomAccessFile(targetFileName, "rw"); 里的 rw 。注释里也写了，代表赋予可读、可写的权限。

再值得注意的是，你不能说把 rw 改成 w。

不能这么玩，因为它就是一个单纯的字符串匹配，可供选择的就这么些：

可以看到，r 必不可少…：

• r 只能读
• rw 既能读，也能写
• rws 和 rwd 功能和 rw 大致是相同的，可读、可写。唯一区别是他们会将每次改动强制刷到磁盘，并且 rws 会将操作系统对该文件的元数据也一起刷盘，体现就是文件的更新时间会更新，而 rwd 不会将文件的元数据刷盘

两个 SocketChannel

由于这俩一个负责连接传输，另一个负责连接的监听，所以就放在一起来讲了。这一小节我们大概要做这件事：

但是为了能让大家直接运行起来，客户端这侧就不从磁盘文件读取了，直接用 ByteBuffer。大家可以运行起来之后，自己尝试从磁盘上去加载。还是先看代码，首先是服务器的：

ServerSocketChannel

public static void main(String[] args) throws IOException {
  // 打开一个 ServerSocketChannel
  ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
  // 绑定 8080 端口
  serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));

  // 开始接受客户端连接
  SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
  // 获取连接成功
  System.out.printf("socketChannel %s connected\n", socketChannel);
  // 准备 ByteBuffer 以从 socketChannel 中读取数据
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);

  // 开始读取数据
  System.out.println("before read");
  int read = socketChannel.read(buffer);
  System.out.printf("read complete, read bytes length: %s \n", read);

  printBuffer(buffer);
}

这里我们使用的是 Java NIO 中默认的阻塞模式，仅仅作为一个掩饰，如果想要 ServerSocketChannel 进入非阻塞模式，可在 open 之后，调用:

serverSocketChannel.configureBlocking(false);

由于我们这里是阻塞模式，所以在代码运行到 serverSocketChannel.accept(); 时，会陷入阻塞状态，直到有客户端过来建立连接。同理，read 方法也是阻塞的，如果客户端一直没有写入数据，那么服务器就会一直阻塞在 read 。

SocketChannel

直接先给代码：

public static void main(String[] args) throws IOException {
  // 打开一个 SocketChannel
  SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
  // 连接到 localhost 的 8080 端口
  socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));

  // 准备 ByteBuffer
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
  buffer.put(Charset.defaultCharset().encode("test"));

  // 将 buffer 切换成读模式 & 向 channel 中写入数据
  buffer.flip();
  socketChannel.write(buffer);
}

先启动服务器，再启动客户端。可以看到服务器侧的控制台有如下的输出：

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

这个就比较简单，首先是客户端的代码：

public static void main(String[] args) throws IOException {
  DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();

  // 构建 buffer 数据
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
  buffer.put(Charset.defaultCharset().encode("test"));

  // 切换到 buffer 的读模式
  buffer.flip();
  datagramChannel.send(buffer, new InetSocketAddress("localhost", 8080));
}

然后是服务器：

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);
}

到此这篇关于Java NIO Channel 使用详情的文章就介绍到这了,更多相关Java NIO Channel内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！