Java 通道教程 – NIO 2.0 · HowToDoInJava 中文系列教程

# Java 通道教程 – NIO 2.0 > 原文： [https://howtodoinjava.com/java7/nio/java-nio-2-0-channels/](https://howtodoinjava.com/java7/nio/java-nio-2-0-channels/) 通道是继[**缓冲区**](//howtodoinjava.com/java-7/nio/java-nio-2-0-working-with-buffers/ "Java NIO 2.0 : Working With Buffers")之后的`java.nio`的第二项重大创新，我们在我之前的教程中已详细了解到。通道提供与 I/O 服务的直接连接。 **通道是一种在字节缓冲区和通道另一端的实体（通常是文件或套接字）之间有效传输数据的介质。** 通常，通道与操作系统文件描述符具有一对一的关系。通道类提供了维持平台独立性所需的抽象，但仍可以对现代操作系统的本机 I/O 能力进行建模。通道是网关，通过它可以以最小的开销访问操作系统的本机 I/O 服务，而缓冲区是通道用来发送和接收数据的内部端点。 ## NIO 通道基础在层次结构的顶部，有[`Channel`](https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/nio/channels/Channel.html "Channel")接口，如下所示： ```java package java.nio.channels; public interface Channel { public boolean isOpen(); public void close() throws IOException; } ``` 由于依赖底层平台的各种因素，`Channel`实现在操作系统之间存在根本性的差异，因此通道 API（或接口）仅描述了可以完成的工作。 **`Channel`实现通常使用本机代码执行实际工作。通过这种方式，通道接口使您能够以受控且可移植的方式访问低级 I/O 服务。** 从顶级`Channel`接口可以看到，所有通道只有两个共同的操作：检查通道是否打开（`isOpen()`）和关闭打开的通道（`close()`）。 ## 打开通道众所周知，I/O 分为两大类：**文件 I/O 和流 I/O** 。因此，通道有两种类型也就不足为奇了：文件和套接字。 `FileChannel`类和`SocketChannel`类用于处理这两个类别。仅可以通过在打开的`RandomAccessFile`，`FileInputStream`或`FileOutputStream`对象上调用`getChannel()`方法来获得`FileChannel`对象。您不能直接创建`FileChannel`对象。 ```java RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile ("somefile", "r"); FileChannel fc = raf.getChannel(); ``` 与`FileChannel`相反，套接字通道具有工厂方法来直接创建新的套接字通道。例如 ```java //How to open SocketChannel SocketChannel sc = SocketChannel.open(); sc.connect(new InetSocketAddress("somehost", someport)); //How to open ServerSocketChannel ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open(); ssc.socket().bind (new InetSocketAddress (somelocalport)); //How to open DatagramChannel DatagramChannel dc = DatagramChannel.open(); ``` 上面的方法返回一个相应的套接字通道对象。它们不是`RandomAccessFile.getChannel()`的新通道的来源。如果已经存在，则它们返回与套接字关联的通道。他们从不创造新的渠道。 ## 使用通道正如我们已经学习到缓冲区的教程一样，该教程介绍了通道与`ByteBuffer`对象之间的数据传输。大多数读/写操作由从下面的接口实现的方法执行。 ```java public interface ReadableByteChannel extends Channel { public int read (ByteBuffer dst) throws IOException; } public interface WritableByteChannel extends Channel { public int write (ByteBuffer src) throws IOException; } public interface ByteChannel extends ReadableByteChannel, WritableByteChannel { } ``` **通道可以是单向或双向**。给定的通道类可能实现`ReadableByteChannel`，它定义了`read()`方法。另一个可能会实现`WritableByteChannel`以提供`write()`。实现这些接口中的一个或另一个的类是单向的：它只能在一个方向上传输数据。如果一个类实现两个接口（或扩展两个接口的`ByteChannel`），则它是双向的，可以双向传输数据。如果您查看通道类，则会发现每个文件和套接字通道都实现了这三个接口。就类定义而言，这意味着所有文件和套接字通道对象都是双向的。对于套接字来说，这不是问题，因为它们始终是双向的，但是对于文件来说，这是一个问题。从`FileInputStream`对象的`getChannel()`方法获得的`FileChannel`对象是只读的，但是在接口声明方面是双向的，因为 **`FileChannel`实现了`ByteChannel`** 。在这样的通道上调用`write()`会抛出未选中的`NonWritableChannelException`，因为`FileInputStream`总是打开具有只读权限的文件。因此，请记住，当通道连接到特定的 I/O 服务时，通道实例的特性将受到与其连接的服务的特性的限制。连接到只读文件的`Channel`实例无法写入，即使该`Channel`实例所属的类可能具有`write()`方法。程序员要知道如何打开通道，而不要尝试执行底层 I/O 服务不允许的操作。 ```java FileInputStream input = new FileInputStream ("readOnlyFile.txt"); FileChannel channel = input.getChannel(); // This will compile but will throw an IOException // because the underlying file is read-only channel.write (buffer); ``` `ByteChannel`的`read()`和`write()`方法将`ByteBuffer`对象作为参数。每个都返回传输的字节数，该字节数可以小于缓冲区中的字节数，甚至为零。缓冲区的位置将增加相同的量。如果执行了部分传输，则可以将缓冲区重新提交给通道以继续传输数据，并从该处停止传输。重复直到缓冲区的`hasRemaining()`方法返回`false`。在下面的示例中，我们将数据从一个通道复制到另一个通道（*或从一个文件复制到另一个文件*）： ```java import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.IOException; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.ReadableByteChannel; import java.nio.channels.WritableByteChannel; public class ChannelCopyExample { public static void main(String args[]) throws IOException { FileInputStream input = new FileInputStream ("testIn.txt"); ReadableByteChannel source = input.getChannel(); FileOutputStream output = new FileOutputStream ("testOut.txt"); WritableByteChannel dest = output.getChannel(); copyData(source, dest); source.close(); dest.close(); } private static void copyData(ReadableByteChannel src, WritableByteChannel dest) throws IOException { ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(16 * 1024); while (src.read(buffer) != -1) { // Prepare the buffer to be drained buffer.flip(); // Make sure that the buffer was fully drained while (buffer.hasRemaining()) { dest.write(buffer); } // Make the buffer empty, ready for filling buffer.clear(); } } } ``` **通道可以在阻塞或非阻塞模式下运行。** 处于非阻塞模式的通道永远不会使调用线程进入睡眠状态。所请求的操作要么立即完成，要么返回结果表明未完成任何操作。只能将面向流的通道（例如套接字和管道）置于非阻塞模式。 ## 关闭通道要关闭通道，请使用其`close()`方法。与缓冲区不同，**通道在关闭**后不能重新使用。开放通道表示与特定 I/O 服务的特定连接，并封装了该连接的状态。关闭通道后，该连接将丢失，并且该通道不再连接任何东西。 **在通道上多次调用`close()`是没有害处的。随后在关闭通道上对`close()`的调用无济于事，并立即返回。** 可以想到，套接字通道可能需要大量时间才能关闭，具体取决于系统的网络实现。某些网络协议栈可能会在输出耗尽时阻止关闭。通道的打开状态可以使用`isOpen()`方法进行测试。如果返回`true`，则可以使用该通道。如果为`false`，则该通道已关闭，无法再使用。尝试读取，写入或执行任何其他需要通道处于打开状态的操作将导致`ClosedChannelException`。 **祝您学习愉快！**