通道（Channel）是java.nio的第二個主要創新。它們既不是一個擴展也不是一項增強，而是全新、極好的Java I/O示例，提供與I/O服務的直接連接。Channel用于在字節緩沖區和位于通道另一側的實體（通常是一個文件或套接字）之間有效地傳輸數據。

channel介紹

通道是訪問I/O服務的導管。I/O可以分為廣義的兩大類別：File I/O和Stream I/O。那么相應地有兩種類型的通道也就不足為怪了，它們是文件（file）通道和套接字（socket）通道。我們看到在api里有一個FileChannel類和三個socket通道類：SocketChannel、ServerSocketChannel和DatagramChannel。

通道可以以多種方式創建。Socket通道有可以直接創建新socket通道的工廠方法。但是一個FileChannel對象卻只能通過在一個打開的RandomAccessFile、FileInputStream或FileOutputStream對象上調用getChannel( )方法來獲取。你不能直接創建一個FileChannel對象。

我們先來看一下FileChannel的用法：

// 創建文件輸出字節流 FileOutputStream fos = new FileOutputStream('data.txt'); //得到文件通道 FileChannel fc = fos.getChannel(); //往通道寫入ByteBuffer fc.write(ByteBuffer.wrap('Some text '.getBytes())); //關閉流 fos.close(); //隨機訪問文件 RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile('data.txt', 'rw'); //得到文件通道 fc = raf.getChannel(); //設置通道的文件位置 為末尾 fc.position(fc.size()); //往通道寫入ByteBuffer fc.write(ByteBuffer.wrap('Some more'.getBytes())); //關閉 raf.close(); //創建文件輸入流 FileInputStream fs = new FileInputStream('data.txt'); //得到文件通道 fc = fs.getChannel(); //分配ByteBuffer空間大小 ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(BSIZE); //從通道中讀取ByteBuffer fc.read(buff); //調用此方法為一系列通道寫入或相對獲取 操作做好準備 buff.flip(); //從ByteBuffer從依次讀取字節并打印 while (buff.hasRemaining()){ System.out.print((char) buff.get()); } fs.close();

再來看一下SocketChannel：

SocketChannel sc = SocketChannel.open( ); sc.connect (new InetSocketAddress ('somehost', someport)); ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open( ); ssc.socket( ).bind (new InetSocketAddress (somelocalport)); DatagramChannel dc = DatagramChannel.open( );

可以設置 SocketChannel 為非阻塞模式（non-blocking mode）.設置之后，就可以在異步模式下調用connect(), read() 和write()了。如果SocketChannel在非阻塞模式下，此時調用connect()，該方法可能在連接建立之前就返回了。為了確定連接是否建立，可以調用finishConnect()的方法。像這樣：

socketChannel.configureBlocking(false);socketChannel.connect(new InetSocketAddress('http://jenkov.com', 80));while(! socketChannel.finishConnect() ){ //wait, or do something else...}

服務器端的使用經常會考慮到非阻塞socket通道，因為它們使同時管理很多socket通道變得更容易。但是，在客戶端使用一個或幾個非阻塞模式的socket通道也是有益處的，例如，借助非阻塞socket通道，GUI程序可以專注于用戶請求并且同時維護與一個或多個服務器的會話。在很多程序上，非阻塞模式都是有用的。

調用finishConnect( )方法來完成連接過程，該方法任何時候都可以安全地進行調用。假如在一個非阻塞模式的SocketChannel對象上調用finishConnect( )方法，將可能出現下列情形之一：

connect( )方法尚未被調用。那么將產生NoConnectionPendingException異常。 連接建立過程正在進行，尚未完成。那么什么都不會發生，finishConnect( )方法會立即返回false值。 在非阻塞模式下調用connect( )方法之后，SocketChannel又被切換回了阻塞模式。那么如果有必要的話，調用線程會阻塞直到連接建立完成，finishConnect( )方法接著就會返回true值。在初次調用connect( )或最后一次調用finishConnect( )之后，連接建立過程已經完成。那么SocketChannel對象的內部狀態將被更新到已連接狀態，finishConnect( )方法會返回true值，然后SocketChannel對象就可以被用來傳輸數據了。 連接已經建立。那么什么都不會發生，finishConnect( )方法會返回true值。

Socket通道是線程安全的。并發訪問時無需特別措施來保護發起訪問的多個線程，不過任何時候都只有一個讀操作和一個寫操作在進行中。請記住，sockets是面向流的而非包導向的。它們可以保證發送的字節會按照順序到達但無法承諾維持字節分組。某個發送器可能給一個socket寫入了20個字節而接收器調用read( )方法時卻只收到了其中的3個字節。剩下的17個字節還是傳輸中。由于這個原因，讓多個不配合的線程共享某個流socket的同一側絕非一個好的設計選擇。

最后再看一下DatagramChannel：

最后一個socket通道是DatagramChannel。正如SocketChannel對應Socket，ServerSocketChannel對應ServerSocket，每一個DatagramChannel對象也有一個關聯的DatagramSocket對象。不過原命名模式在此并未適用：“DatagramSocketChannel”顯得有點笨拙，因此采用了簡潔的“DatagramChannel”名稱。

正如SocketChannel模擬連接導向的流協議（如TCP/IP），DatagramChannel則模擬包導向的無連接協議（如UDP/IP）：

創建DatagramChannel的模式和創建其他socket通道是一樣的：調用靜態的open( )方法來創建一個新實例。新DatagramChannel會有一個可以通過調用socket( )方法獲取的對等DatagramSocket對象。DatagramChannel對象既可以充當服務器（監聽者）也可以充當客戶端（發送者）。如果你希望新創建的通道負責監聽，那么通道必須首先被綁定到一個端口或地址/端口組合上。綁定DatagramChannel同綁定一個常規的DatagramSocket沒什么區別，都是委托對等socket對象上的API實現的：

DatagramChannel channel = DatagramChannel.open( ); DatagramSocket socket = channel.socket( ); socket.bind (new InetSocketAddress (portNumber));

DatagramChannel是無連接的。每個數據報（datagram）都是一個自包含的實體，擁有它自己的目的地址及不依賴其他數據報的數據凈荷。與面向流的的socket不同，DatagramChannel可以發送單獨的數據報給不同的目的地址。同樣，DatagramChannel對象也可以接收來自任意地址的數據包。每個到達的數據報都含有關于它來自何處的信息（源地址）。

一個未綁定的DatagramChannel仍能接收數據包。當一個底層socket被創建時，一個動態生成的端口號就會分配給它。綁定行為要求通道關聯的端口被設置為一個特定的值（此過程可能涉及安全檢查或其他驗證）。不論通道是否綁定，所有發送的包都含有DatagramChannel的源地址（帶端口號）。未綁定的DatagramChannel可以接收發送給它的端口的包，通常是來回應該通道之前發出的一個包。已綁定的通道接收發送給它們所綁定的熟知端口（wellknown port）的包。數據的實際發送或接收是通過send( )和receive( )方法來實現的。

注意：假如您提供的ByteBuffer沒有足夠的剩余空間來存放您正在接收的數據包，沒有被填充的字節都會被悄悄地丟棄。

Scatter/Gather

通道提供了一種被稱為Scatter/Gather的重要新功能（有時也被稱為矢量I/O）。它是指在多個緩沖區上實現一個簡單的I/O操作。對于一個write操作而言，數據是從幾個緩沖區按順序抽取（稱為gather）并沿著通道發送的。緩沖區本身并不需要具備這種gather的能力（通常它們也沒有此能力）。該gather過程的效果就好比全部緩沖區的內容被連結起來，并在發送數據前存放到一個大的緩沖區中。對于read操作而言，從通道讀取的數據會按順序被散布（稱為scatter）到多個緩沖區，將每個緩沖區填滿直至通道中的數據或者緩沖區的最大空間被消耗完。

scatter / gather經常用于需要將傳輸的數據分開處理的場合，例如傳輸一個由消息頭和消息體組成的消息，你可能會將消息體和消息頭分散到不同的buffer中，這樣你可以方便的處理消息頭和消息體。

Scattering Reads是指數據從一個channel讀取到多個buffer中。如下圖描述：

代碼示例如下：

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocateDirect (10); ByteBuffer body = ByteBuffer.allocateDirect (80); ByteBuffer [] buffers = { header, body }; int bytesRead = channel.read (buffers);

Gathering Writes是指數據從多個buffer寫入到同一個channel。如下圖描述：

代碼示例如下：

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocateDirect (10); ByteBuffer body = ByteBuffer.allocateDirect (80); ByteBuffer [] buffers = { header, body }; channel.write(bufferArray);

使用得當的話，Scatter/Gather會是一個極其強大的工具。它允許你委托操作系統來完成辛苦活：將讀取到的數據分開存放到多個存儲桶（bucket）或者將不同的數據區塊合并成一個整體。這是一個巨大的成就，因為操作系統已經被高度優化來完成此類工作了。它節省了您來回移動數據的工作，也就避免了緩沖區拷貝和減少了您需要編寫、調試的代碼數量。既然您基本上通過提供數據容器引用來組合數據，那么按照不同的組合構建多個緩沖區陣列引用，各種數據區塊就可以以不同的方式來組合了。下面的例子好地詮釋了這一點：

public class GatheringTest { private static final String DEMOGRAPHIC = 'output.txt'; public static void main (String [] argv) throws Exception { int reps = 10; if (argv.length > 0) { reps = Integer.parseInt(argv[0]); } FileOutputStream fos = new FileOutputStream(DEMOGRAPHIC); GatheringByteChannel gatherChannel = fos.getChannel(); ByteBuffer[] bs = utterBS(reps); while (gatherChannel.write(bs) > 0) { // 不做操作，讓通道把數據輸出到文件寫完 } System.out.println('Mindshare paradigms synergized to ' + DEMOGRAPHIC); fos.close(); } private static String [] col1 = { 'Aggregate', 'Enable', 'Leverage', 'Facilitate', 'Synergize', 'Repurpose', 'Strategize', 'Reinvent', 'Harness' }; private static String [] col2 = { 'cross-platform', 'best-of-breed', 'frictionless', 'ubiquitous', 'extensible', 'compelling', 'mission-critical', 'collaborative', 'integrated' }; private static String [] col3 = { 'methodologies', 'infomediaries', 'platforms', 'schemas', 'mindshare', 'paradigms', 'functionalities', 'web services', 'infrastructures' }; private static String newline = System.getProperty ('line.separator'); private static ByteBuffer [] utterBS (int howMany) throws Exception { List list = new LinkedList(); for (int i = 0; i < howMany; i++) { list.add(pickRandom(col1, ' ')); list.add(pickRandom(col2, ' ')); list.add(pickRandom(col3, newline)); } ByteBuffer[] bufs = new ByteBuffer[list.size()]; list.toArray(bufs); return (bufs); } private static Random rand = new Random( ); /** * 隨機生成字符 * @param strings * @param suffix * @return * @throws Exception */ private static ByteBuffer pickRandom (String [] strings, String suffix) throws Exception { String string = strings [rand.nextInt (strings.length)]; int total = string.length() + suffix.length( ); ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate (total); buf.put (string.getBytes ('US-ASCII')); buf.put (suffix.getBytes ('US-ASCII')); buf.flip( ); return (buf); }}

輸出為：

Reinvent integrated web services Aggregate best-of-breed platforms Harness frictionless platforms Repurpose extensible paradigms Facilitate ubiquitous methodologies Repurpose integrated methodologies Facilitate mission-critical paradigms Synergize compelling methodologies Reinvent compelling functionalities Facilitate extensible platforms

雖然這種輸出沒有什么意義，但是gather確是很容易的讓我們把它輸出出來。

Pipe

java.nio.channels包中含有一個名為Pipe（管道）的類。廣義上講，管道就是一個用來在兩個實體之間單向傳輸數據的導管。Java NIO 管道是2個線程之間的單向數據連接。Pipe有一個source通道和一個sink通道。數據會被寫到sink通道，從source通道讀取。Pipe類創建一對提供環回機制的Channel對象。這兩個通道的遠端是連接起來的，以便任何寫在SinkChannel對象上的數據都能出現在SourceChannel對象上。

下面我們來創建一條Pipe，并向Pipe中寫數據：

//通過Pipe.open()方法打開管道Pipe pipe = Pipe.open();//要向管道寫數據，需要訪問sink通道Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();//通過調用SinkChannel的write()方法，將數據寫入SinkChannelString newData = 'New String to write to file...' + System.currentTimeMillis();ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);buf.clear();buf.put(newData.getBytes());buf.flip();while(buf.hasRemaining()) { sinkChannel.write(buf);}

再看如何從管道中讀取數據：

讀取管道的數據，需要訪問source通道：

Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();

調用source通道的read()方法來讀取數據：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);int bytesRead = sourceChannel.read(buf);

read()方法返回的int值會告訴我們多少字節被讀進了緩沖區。

到此我們就把通道的簡單用法講完了，要想會用還是得多去練習，多模擬使用，這樣才知道什么時候用以及怎么用，下節我們來講選擇器-Selectors。

以上就是詳解java NIO之Channel（通道）的詳細內容，更多關于JAVA NIO channel（通道）的資料請關注好吧啦網其它相關文章！