• 通道
  • 通道基础
    • 通道打开
    • 通道使用
    • 通道关闭
  • Scatter/Gather
  • 文件通道
    • 文件通道代码示例
  • Socket通道
    • Socket通道代码示例
  • 总结

通道

channel用于字节缓冲区和位于通道另一侧的实体（通常是一个文件或套接字）之间有效的传输数据。
通道时一种途径，通过这种途径，可以用最小的总开销来访问操作系统本身的IO服务，缓冲区则是通道内部用于发送和接受数据的断点。

通道基础

顶层接口Channel，次级接口WritableByteChannel、ReadableByteChannel、InterruptibleChannel等。描述通道行为的接口在java.nio.channels包中定义，具体的通道实现都是从java.nio.channels.spi中的类引申来的。

通道打开

IO可以分为广义的两大类：File IO和Stream IO，对应File通道和Socket通道。体现在FileChannel类和三个socket通道类：SocketChannel、ServerSocketChannel和DatagramChannel。
代码如下：

            //打开SocketChannelSocketChannel sc = SocketChannel.open( );sc.connect (new InetSocketAddress("somehost", port));//打开ServerSocketChannelServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open( );ssc.socket( ).bind (new InetSocketAddress (port));DatagramChannel dc = DatagramChannel.open( );//FileChannel只能通过 RandomAccessFile、FileInputStream 或 FileOutputStream 对象上调用 getChannel( )方法来获取RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile ("somefile", "r");FileChannel fc = raf.getChannel( );

通道使用

利用通道，从控制台接收输入，并在控制台打印出接收的输入。代码如下：

public static void main(String[] args) throws IOException {//一个读通道，一个写通道ReadableByteChannel source = Channels.newChannel(System.in);WritableByteChannel dest = Channels.newChannel(System.out);channelCopy(source,dest);source.close();dest.close();}private static void channelCopy(ReadableByteChannel source, WritableByteChannel dest) throws IOException{ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(16 * 1024);ByteBuffer flag = ByteBuffer.allocate(4);while (source.read(byteBuffer) != -1) {byteBuffer.flip();//输出标记flag.put((byte)'-').put((byte)'-').put((byte)'-').put((byte) '>');flag.flip();dest.write(flag);dest.write(byteBuffer);flag.clear();byteBuffer.compact();}byteBuffer.flip();//确保缓冲区排干净while (byteBuffer.hasRemaining()) {flag.putChar('-').putChar('-').putChar('-');flag.flip();dest.write(byteBuffer);flag.clear();}}

测试输入输出如下：

通道关闭

与缓冲区不同，通道不能重复利用，打开通道即代表与一个特定的IO服务的特定链接并封装该链接的状态，通道关闭时，连接丢失，通道不在连接任何东西。
调用close方法时，可能导致线程暂时阻塞，关闭的通道上调用close方法不会产生任何操作，只会立即返回。可以通过isOpen方法判断通道状态。
如果一个线程被中断，那么这个线程访问的通道将立即关闭，这也是为程序健壮性而采用的一种权衡。

Scatter/Gather

在多个缓冲区实现一个简单的IO操作：
对于write，数据是从几个缓冲区按顺序抽取（gather）并沿着通道发送。该gather过程，好比全部缓冲区内容被连接起来，并在发送前存放到一个大的缓冲区。
对于read，从通道读取的数据会被按顺序散布（scatter）到多个缓冲区，将每个缓冲区填满直至通道中的数据或缓冲区的空间被消耗完。
接口定义如下， 其中read和write入参时Buffer数组：

public interface ScatteringByteChannelextends ReadableByteChannel
{public long read (ByteBuffer [] dsts)throws IOException;public long read (ByteBuffer [] dsts, int offset, int length)throws IOException;
}
public interface GatheringByteChannelextends WritableByteChannel
{public long write(ByteBuffer[] srcs)throws IOException;public long write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length)throws IOException;
}

文件通道

具体来讲FileChannel，接口如下：

public abstract class FileChannelextends AbstractInterruptibleChannelimplements SeekableByteChannel, GatheringByteChannel, ScatteringByteChannel

FileChannel 对象是线程安全(thread-safe)的.
对于文件IO，最强大之处在于异步IO，它允许一个进程可以从操作系统请求一个或多个IO操作而不必等待这些操作完成。

文件通道代码示例

• 将缓冲区数据，通过文件channel写入文件

    public static void write(String filePath) throws Exception {/*写文件，使用FileOutputStream，RandomAccessFile都可以。*/
/*      RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(filePath,"rw");*/FileOutputStream file = new FileOutputStream(new File(filePath));ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(500);String str = "hello LK";/*数据写入缓冲区*/byteBuffer.put(str.getBytes());byteBuffer.flip();FileChannel fileChannel = file.getChannel();//将缓冲区数据写入文件通道fileChannel.write(byteBuffer);byteBuffer.clear();fileChannel.close();}

• 通过文件channel，将文件中的数据读入缓冲区

    public static void read(String filePath) throws Exception {FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(new File(filePath));/*一个FileChannel对象却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，开发者不能直接创建一个FileChannel*/FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(500);//将文件channel读入缓冲区fileChannel.read(byteBuffer);byteBuffer.flip();while (byteBuffer.hasRemaining()){System.out.print((char)byteBuffer.get());}byteBuffer.clear();fileChannel.close();}

Socket通道

新的Socket通道类可以运行非阻塞模式，并且是可选择的。借助新的NIO类，一个或几个线程可以管理成百上千的活动socket连接，并且只有很少的性能顺势。
全部 socket 通道类(DatagramChannel、SocketChannel 和 ServerSocketChannel)都是由位于java.nio.channels.spi 包中的AbstractSelectableChannel引申而来。
DatagramChannel 和 SocketChannel 实现定义读和写功能的接口而 ServerSocketChannel 不实现。ServerSocketChannel 负责监听传入的连接和创建新的SocketChannel 对象，它本身从不传 输数据。

Socket通道代码示例

启动一个ServerSocketChannel，监听8001端口，非阻塞模式。启动10个SocketChannel线程向ServerSocketChannel写数据。
ServerSocketChannel代码如下：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();/*非阻塞*/serverSocketChannel.configureBlocking(false);serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(port));System.out.println("ServerSocketChannel is OK，waiting @[" + LocalDateTime.now() + "]");for (; ; ) {SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();if (socketChannel == null) {Thread.sleep(1000);System.out.println("ServerSocketChannel sleep 1000ms.");continue;}String connectIP = socketChannel.socket().getRemoteSocketAddress().toString();System.out.println("客户端已有数据到来，客户端ip为:" + connectIP + ", 时间为" + LocalDateTime.now());ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);socketChannel.read(byteBuffer);byteBuffer.flip();while (byteBuffer.hasRemaining()) {System.out.print((char) byteBuffer.get());}socketChannel.close();}}

启动10个SocketCHannel代码如下：

private static final int port = 8001;public static void main(String[] args) {for (int i=0;i<10;i++) {new SocketChannelImpl(port,i).start();}}private static class SocketChannelImpl extends Thread {private  int count = 0;private int port;public SocketChannelImpl(int port,int count){this.port = port;this.count = count;}@Overridepublic void run() {try {SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();/*非阻塞*/socketChannel.configureBlocking(false);socketChannel.connect(new InetSocketAddress(port));for (;!socketChannel.finishConnect();) {System.out.println("connectting....");Thread.sleep(50);}ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);String content = "hello, i am client--------->" + count;byteBuffer.put(content.getBytes());byteBuffer.flip();socketChannel.write(byteBuffer);byteBuffer.clear();socketChannel.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}

运行结果如下：

补充下：
ServerSocketChannel监听的是8001端口，你可以在浏览器，输入：http://localhost:8001/helloworld，你会发现你的ServerSocketChannel也是可以收到数据了，这也web服务器处理的基础了。

总结

以上，了解了基本的通道操作，文件通道和socket通道的使用示例，我觉得点个赞，不过分=。=
以上所有代码示例，可以fork这里：github

谢谢