Java NIO中的通道Channel（一）通道基礎

這個說實話挺難定義的，有點抽象，不過我們可以根據它的用途來理解；

通道主要用於傳輸數據，從緩沖區的一側傳到另一側的實體（如文件、套接字...），反之亦然；

通道是訪問IO服務的導管，通過通道，我們可以以最小的開銷來訪問操作系統的I/O服務；

順便說下，緩沖區是通道內部發送數據和接收數據的端點，如下圖所示；

另外，關於通道Channel接口的定義，很簡單，只有兩個方法，判斷通道是否打開和關閉通道；

public interface Channel extends Closeable {

    public boolean isOpen();

    public void close() throws IOException;

}

通道主要分為兩大類，文件（File）通道和套接字（socket）通道；

涉及的類有FileChannel類和三個socket通道類：SocketChannel、ServerSocketChannel和DatagramChannel；

下面分別看下這幾個通道是如何創建的：

FileChannel通道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，如下所示：

        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile ("somefile", "r"); 
        FileChannel fc = raf.getChannel( );

        SocketChannel sc = SocketChannel.open( ); 
        sc.connect (new InetSocketAddress ("somehost", someport));

        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(somelocalport));

        DatagramChannel dc = DatagramChannel.open( );

在使用通道的時候，我們通常都將通道的數據取出存入ByteBuffer對象或者從ByteBuffer對象中獲取數據放入通道進行傳輸；

在使用通道的過程中，我們要注意通道是單向通道還是雙向通道，單向通道只能讀或寫，而雙向通道是可讀可寫的；

如果一個Channel類實現了ReadableByteChannel接口，則表示其是可讀的，可以調用read()方法讀取；

如果一個Channel類實現了WritableByteChannel接口，則表示其是可寫的，可以調用write()方法寫入；

如果一個Channel類同時實現了ReadableByteChannel接口和WritableByteChannel接口則為雙向通道，如果只實現其中一個，則為單向通道；

如ByteChannel就是一個雙向通道，實際上ByteChannel接口本身並不定義新的API方法，它是一個聚集了所繼承的多個接口，並重新命名的便捷接口；

如下是一個使用通道的例子，展示了兩個通道之間拷貝數據的過程，已添加了完整的注釋：

package nio;

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Channels;
import java.nio.channels.ReadableByteChannel;
import java.nio.channels.WritableByteChannel;

public class Main
{

    public static void main(String[] args) throws IOException
    {
        ReadableByteChannel source = Channels.newChannel(System.in);
        WritableByteChannel dest = Channels.newChannel(System.out);
        channelCopy1(source, dest);
        // channelCopy2 (source, dest);
        source.close();
        dest.close();

    }

    private static void channelCopy1(ReadableByteChannel src, WritableByteChannel dest)
        throws IOException
    {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(16 * 1024);
        while (src.read(buffer) != -1)
        {
            // 切換為讀狀態
            buffer.flip();
            // 不能保證全部寫入
            dest.write(buffer);
            // 釋放已讀數據的空間，等待數據寫入
            buffer.compact();
        }
        // 退出循環的時候，由於調用的是compact方法，緩沖區中可能還有數據
        // 需要進一步讀取
        buffer.flip();
        while (buffer.hasRemaining())
        {
            dest.write(buffer);
        }
    }

    private static void channelCopy2(ReadableByteChannel src, WritableByteChannel dest)
        throws IOException
    {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(16 * 1024);
        while (src.read(buffer) != -1)
        {
            // 切換為讀狀態
            buffer.flip();
            // 保證緩沖區的數據全部寫入
            while (buffer.hasRemaining())
            {
                dest.write(buffer);
            }
            // 清除緩沖區
            buffer.clear();
        }
        // 退出循環的時候，由於調用的是clear方法，緩沖區中已經沒有數據，不需要進一步處理
    }

}

我們可以通過調用close()方法來關閉通道；

一個打開的通道代表與一個特定I/O服務的特定連接，並封裝該連接的狀態。當通道關閉時，這個連接會丟失，然後通道將不再連接任何東西。

可以通過isOpen()方法來判斷通道是否打開，如果對關閉的通道進行讀寫等操作，會導致ClosedChannelException異常；

另外，如果一個通道實現了InterruptibleChannel接口，那麼，當該通道上的線程被中斷時，通道會被關閉，且該線程會拋出ClosedByInterruptException異常；

《Java NIO》