Java NIO中的Channel接口

 

1、

Channel  通道，可以将指定文件的部分或全部直接映射成Buffer。

 

不能直接读写Channel中的数据，Channel只能与ByteBuffer交互。

读数据时，把Channel中的数据映射到ByteBuffer中取出数据使用。

写数据时，把数据放到Buffer中，再把ByteBuffer中的数据写到Channel中。

 

Channel是一个接口，常用的实现类有：

• FileChannel    用于文件读写
• DatagramChannel    用于UDP通信的Channel
• ServerSocketChannel、SocketChannel    用于TCP通信的Channel

 这里只介绍FileChannel，用于UDP、TCP通信的Channel在写网络编程时再介绍。

 

 

 

 

2、Channel常用方法：

• 字节流对象.getChannel()      //获取对应类型的Channel对象。只有字节流对象才有getChannel()方法。
• Channel对象.read(ByteBuffer  buffer)      //从Channel对应的输入流中读取数据到buffer中，buffer只能是ByteBuffer类型，不能是其他Buffer类型
• Channel对象.write(ByteBuffer buffer)    //将buffer中的数据写到channel对应的流中
• Channel对象.position()    //返会Channel中记录指针的位置，返回值是long型
• Channel对象.position(long  index)     //将Channel中的记录指针调整到指定的位置
• Channel对象.map(映射模式，起始下标，长度)    //将文件的部分/全部映射到一个MappedByteBuffer对象中，返回该MappedByteBuffer对象。

 

 

 

 

3、

 示例：读文件，一次读完

        //创建Channel
        File file=new File("./1.txt");
        FileInputStream in=new FileInputStream(file);
        FileChannel channel=in.getChannel();  //通过文件输入流对象获取Channel

        //创建Buffer
        ByteBuffer byteBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);

        //将Channel中的数据读取到Buffer中。Channel只能与ByteBuffer交互，不能与其它Buffer交互
        channel.read(byteBuffer);

        //调用ByteBuffer的flip()方法，调整指针，做好数据使用准备
        byteBuffer.flip();

        //对ByteBuffer进行解码，转换为CharBuffer。因为ByteBuffer不能直接转换为String，通过toString()转换得到String不是文件内容。要把ByteBuffer转换为CharBuffer。
        Charset charset=Charset.forName("GBK");    //创建Charset对象。Windows创建的文本文件默认以GBK编码，即默认的编码字符集为GBK。
        //这里使用的编码字符集要与文件的编码字符集对应。如果我们在创建文件时指定字符集为UTF-8，或者在资源管理器中将文件的编码修改为UTF-8，则此处使用UTF-8.
        CharsetDecoder decoder=charset.newDecoder();   //创建解码器
        CharBuffer charBuffer=decoder.decode(byteBuffer);   //使用解码器对ByteBuffer解码，得到CharBuffer

        //此处CharBuffer不能调用flip()，调用了反而没有数据

        //可以通过get()获取char，也可以通过get(char[] arr)读取到一个char[]中，或者使用toString()转换为String
        System.out.println(charBuffer.get());  //获取第一个字符
        System.out.println(charBuffer.toString());  //把CharBuffer剩余部分转换为String输出。注意是剩余部分的数据。
        
        //sout输出一个对象时，会自动调用这个对象的toString()方法，将对象转换为String输出。
        //所以也可以写为   System.out.println(charBuffer);
        
        byteBuffer.clear();
        charBuffer.clear();
        channel.close();
        in.close();

 

 

 

示例：读文件，循环读取

        //创建Channel
        FileInputStream in=new FileInputStream("./1.txt");
        FileChannel channel=in.getChannel();

        //创建Buffer
        ByteBuffer byteBuffer=ByteBuffer.allocate(102);
        CharBuffer charBuffer;

        //创建解码器
        CharsetDecoder decoder=Charset.forName("GBK").newDecoder();

        //循环读取数据
        while (channel.read(byteBuffer)!=-1){  //read()后，Channel中的指针会自动后移。没数据可读时返回-1。
            byteBuffer.flip();   //做好数据使用准备
            charBuffer=decoder.decode(byteBuffer);   //解码
            System.out.println(charBuffer);
            byteBuffer.clear();   //清空，准备下次使用。必须清空byteBuffer。
            /*
            因为channel.read（byteBuffer）的机制是把channel的数据读取到byteBuffer中，返回byteBuffer中的内容长度，不是返回从channel中读取的数据长度。
            如果不清空byteBuffer，第一次循环后，记录指针指到byteBuffer末尾，再次执行channel.read（byteBuffer）时，因为byteBuffer是满的，没有剩余空间，
            不会从Channel中读取新数据，而返回的byteBuffer的内容长度不等于-1，会再次执行循环（使用第一次byteBuffer中的数据）。
            会一直使用第一次读取到的数据，陷入死循环。
            */
            charBuffer.clear();   //这个可缺省，因为下一次的值会自动覆盖上一次的。
        }

        channel.close();
        in.close();

 

 

 

示例：写文件

        //创建Channel
        FileOutputStream out=new FileOutputStream("./2.txt");
        FileChannel channel=out.getChannel();

        //创建Buffer
        ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);

        //将要写的数据放入Buffer中
        buffer.put("hello world!".getBytes());

        //要调整好指针，标明可用数据。否则Buffer中的可用数据为空
        buffer.flip();

        //将Buffer中的数据写入Channel。会同步写入到文件中。
        channel.write(buffer);

        buffer.clear();
        channel.close();
        out.close();

 

上面的三个例子，都使用了Buffer，本质和传统IO流的缓冲是一样的，读写速度都很快，但都没有使用通道映射。

 

 

 

 

4、

示例：使用通道映射读写文件

File inFile=new File("./1.txt");
        FileChannel inChannel=new FileInputStream(inFile).getChannel();
        FileChannel outChannel=new FileOutputStream("./2.txt").getChannel();

        /*
        把文件输入流的Channel映射到Buffer中，输入流的Channel只能映射为只读。
        映射的是整个文件。把inFile单独作为一个对象，就是为了获取文件长度
        */
        MappedByteBuffer buffer=inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY,0,inFile.length());

        //把Buffer中的内容写到输出流的Channel中，会同步写到输出文件中。这就实现了文件复制。
        outChannel.write(buffer);

        inChannel.close();
        outChannel.close();

 

 

 

示例：使用通道映射读文件

//创建Channel
        File inFile=new File("./1.txt");
        FileChannel inChannel=new FileInputStream(inFile).getChannel();

        //映射到Buffer中
        MappedByteBuffer buffer=inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY,0,inFile.length());

        //创建解码器。MappedByteBuffer是ByteBuffer的子类，要转换为CharBuffer使用。
        CharsetDecoder decoder=Charset.forName("GBK").newDecoder();
        
        //通道映射得到的MappedByteBuffer，使用MappedByteBuffer中的数据之前不必flip()调整指针，指针已经调整好了。
        //当然   buffer.flip();  写上也行
        
        //转换为CharBuffer
        CharBuffer charBuffer=decoder.decode(buffer);

        //使用charBuffer中的数据
        System.out.println(charBuffer);

        buffer.clear();
        charBuffer.clear();
        inChannel.close();

 

使用通道映射是最快的。但如果映射的文件很大，比如1,2个G，一次性映射整个文件会占用很大的内存，反而会引起性能的下降，此时可以使用循环依次映射读取。

也可以只使用缓冲、不使用通道映射，利用循环依次读取，但是速度要慢些。

 

如果不用把数据（内容）转化为String，就不必使用解码器。

 

 

 

 

5、

RandomAccessFile类也可以使用通道映射：

　　　　 //创建Channel
        File file = new File("./1.txt");
        RandomAccessFile randomAccessFile = new RandomAccessFile(file, "rw");  //使用RandomAccessFile可以指定文件打开方式
        FileChannel channel = randomAccessFile.getChannel();

        /*
        将Channel映射到Buffer中。
        以r只读打开，只能映射为只读；以rw读写方式打开，不管映射模式指定为只读、还是读写，都会映射为读写。
        就是说，以rw方式打开的文件，进行通道映射后，Channel既可以读，又可以写（会同步到文件中）
         */
        MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, file.length());

        channel.position(file.length()); //将记录指针移到Channel末尾
        channel.write(buffer);   //将buffer写到Channel末尾，即复制内容追加到末尾

        channel.close();
        randomAccessFile.close();

 

使用RandomAccessFile类进行通道映射的优点：

可以指定文件打开方式，以读写方式打开进行映射后，Channel既可以读，又可以写，适用于要同时进行读写的文件。

 

 

 

 

 

6、注意点

使用ByteBuffer中的数据之前，要先flip()调整好指针位置。

如果后续还要使用ByteBuffer，要先调用clear()将ByteBuffer清空后再使用（在循环读取数据时，往往要用到）。

 

File不用关闭，但File对应的流要关闭。

RandomAccessFile、Channel和流很相似，都需要关闭。

Buffer只是一个容器，不是流，不用关闭。