NIO-Channel簡介

2021-02-15 跳動的數據

一個channel(通道)表示一個連接，一個channel可以表示一個底層的文件描述符，比如有硬體設備、文件、網絡套接字，或者是執行IO的讀寫操作。在Java NIO中有不同的Channel實現。


這裡簡單介紹主要Channel的使用，如果想詳細的了解，可以像下圖一樣了解整體的設計結構。




有哪些Channel實現


NIO中主要的channel實現如下：

FileChannel：文件通道，用於文件數據的讀寫。

DatagramChannel：數據報通道，可以通過UDP協議讀取網絡中的數據。

SocketChannel：套接字通道，用於Socket套接字TCP網絡連接的數據讀寫。

ServerSocketChannel：伺服器監聽通道，可以監聽TCP連接請求，對每個監聽進來的連接都創建一個SocketChannel套接字通道。


FileChannel示例


public static void fileChannelTest() {   RandomAccessFile raf = null;   FileChannel fileChannel = null;   try {       raf = new RandomAccessFile("/usr/local/tools/a.txt", "rw");       //創建一個RandomAccessFile對象，傳入一個文件路徑，支持讀寫模式
       //獲取文件通道       fileChannel = raf.getChannel();
       //創建字節緩衝區，用於讀取數據和寫入數據       ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
       //從文件讀取輸出控制臺       while (fileChannel.read(buffer) != -1) {           buffer.flip();           String str = new String(buffer.array(), buffer.position(), buffer.limit(), "utf-8");           System.err.print(str);           buffer.clear();      }
       //寫數據       buffer.put("\n新信息！！!".getBytes("UTF-8"));       //切換讀模式       buffer.flip();       //通道寫數據       fileChannel.write(buffer);
  } catch (Exception e) {       e.printStackTrace();  } finally {       try {           raf.close();           fileChannel.close();      } catch (IOException e) {           e.printStackTrace();      }  }}

要注意的是在ByteBuffer的模式切換，新創建的ByteBuffer模式是寫模式。如果這時想從通道讀數據，可以作為參數傳進去，從通道讀取的數據寫入到ByteBuffer。

在往通道寫數據時，需要將ByteBuffer切換為讀模式，作為參數傳入輸出Channel，從ByteBuffer讀取數據寫入輸出Channel。

SocketChannel套接字通道

NIO中的SocketChannel是一個連接到TCP網絡套接字的通道。可以通過以下2種方式創建SocketChannel，打開一個SocketChannel並連接到網際網路上的某臺伺服器，一個新連接到達ServerSocketChannel時，會創建一個SocketChannel。

ServerSocketChannel用於伺服器端，SocketChannel同時用於服務端和客戶端，換句話說，對應一個連接，兩端都有一個負責傳輸的SocketChannel傳輸通道。

SocketChannel支持阻塞和非阻塞模式，通過socketChannel.configureBlocking(true)設置，默認是非阻塞的。在阻塞模式下, Socket Channel通道的 connect、read、 write操作，都是同步的和阻塞式的，在效率上與Java舊的OIO的面向流的阻塞式讀寫操作相同。

Java NIO中的 ServerSocketChannel 是一個可以監聽新進來的TCP連接的通道, 就像標準IO中的ServerSocket一樣。ServerSocketChannel類在 java.nio.channels包中。

創建連接通道

//獲得一個通道SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();//設置非阻塞模式socketChannel.configureBlocking(true);//發起連接socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8888));
//在阻塞模式下可能還沒有建立連接，一直不挺的自旋while (!socketChannel.finishConnect()) {
}

SocketChannel寫數據

String newData = "abcde" + System.currentTimeMillis();
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);buf.put(newData.getBytes());
buf.flip();while(buf.hasRemaining()) {   socketChannel.write(buf);}

SocketChannel讀取數據

ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(48);int bytesRead = socketChannel.read(buf1);
讀取是異步的，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據。read()方法的返回值，是讀取的字節數。如果返回-1，那麼表示讀取到對方的輸出結束標誌，對方已經輸出結束，準備關閉連接。實際上在讀取數據時還是需要Selector選擇器。


關閉SocketChannel

在關閉 Socketchannel傳輸通道前，如果傳輸通道用來寫入數據，建議調用一次 shutdownOutput終止輸出方法，向對方發送一個輸出的結束標誌-1。然後調用 socketchannel.close()方法，關閉套接字連接。
//輸出結束標識socketChannel.shutdownOutput();//關閉套接字socketChannel.close();
DatagramChannel數據報通道
NIO中的DatagramChannel是一個能收發UDP包的通道。因為UDP是無連接的網絡協議，所以不能像其它通道那樣讀取和寫入。它發送和接收的是數據包。使用 DatagramChannel數據報通道來處理UDP協議的數據傳輸。

打開通道

打開的 DatagramChannel可以在UDP埠9000上接收數據包
DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();datagramChannel.configureBlocking(false);datagramChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9000));

從數據報通道讀取數據

可以從DatagramChannel通道讀取數據，和前面的 Socketchannel的讀取方式不同，不是調用read方法，而是調用receive( Byte Bufferbuf)方法將數據從 Datagramchannel讀入，再寫入到ByteBuffer緩衝區中。
ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(48);buf2.clear();datagramChannel.receive(buf2);

寫數據到數據報通道

向 DatagramChannel發送數據，和向 SocketChannel通道發送數據的方法也是不同的。這裡不是調用 write方法,而是調用send方法。
String strData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
ByteBuffer buf3 = ByteBuffer.allocate(48);buf3.put(newData.getBytes());buf3.flip();datagramChannel.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9000));
UDP是面向非連接的協議，因此，在調用send方法發送數據的時候，需要指定接收方的地址(IP和埠)


參考資料
http://ifeve.com/datagram-channel/
http://ifeve.com/socket-channel/

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