NIO Channel

FileChannel

FileChannel用于连接文件来读取和写入数据，它总是以阻塞模式运行，不支持调用configureBlocking方法设置为非阻塞类型。FileChannel不能够直接创建对象使用，它需要通过InputStream、outputStream或者RandomAccessFile来进行获取。例如：

@Test
public void test() throws FileNotFoundException {
    FileInputStream inputStream = new FileInputStream("test.txt");
    FileChannel fileChannel = inputStream.getChannel();
    System.out.println(fileChannel);
    RandomAccessFile accessFile = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");
    FileChannel channel = accessFile.getChannel();
    System.out.println(channel);
    FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("out.txt");
    FileChannel channel1 = outputStream.getChannel();
    System.out.println(channel1);
}

Channel通常需要配合Buffer一起使用，可以将Channel中的数据读取到Buffer中，也可以将Buffer中的数据写入到Channel中。使用Buffer前需要先为Buffer分配一定的内存空间，然后调用Channel的read方法将数据读取到Buffer中。当Channel使用完毕后，调用close方法主动的关闭Channel。

public static void main(String[] args) throws IOException {
    RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("test.txt", "rw");
    FileChannel channel = file.getChannel();  // 获取Channel
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);  // 分配Buffer空间
    int bytesRead = channel.read(buffer);         // 读取数据
    while(bytesRead != -1){
        buffer.flip();
        while(buffer.hasRemaining()){
            System.out.println((char) buffer.get());
        }
        buffer.clear();
    }
    file.close();
    channel.close();
}

如果想要往Channel中写入数据，需要调用Channel的write方法，例如：

@Test
public void channelWrite() throws IOException {
    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(24);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        byteBuffer.put((byte) i);
    }
    FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream("out.txt");
    FileChannel channel = outputStream.getChannel();
    channel.write(byteBuffer);
    System.out.println(channel.position());
    channel.close();
    outputStream.close();
}

除了read和write方法外，FileChannel还提供了一些其他的方法：

• size：获取和Channel连接的文件的大小
• truncate：根据给定的长度截断文件
• force：强制清除Channel未写入到磁盘中的剩余数据
• …

SocketChannel

SocketChannel用于连接TCP Socket，NIO提供了两种方法来创建SocketChannel：

• 自行打开一个SocketChannel来连接到网络上的服务器
• 当ServerSocketChannel获取到一个连接后可以创建一个SocketChannel

当SocketChannel使用完毕后，需要自行调用close方法关闭。

例如：

@Test
public void SocketChannelOpen() throws IOException {
    SocketChannel channel = SocketChannel.open();
    channel.connect(new InetSocketAddress("http://baidu.com", 80));
    // 其他操作
    channel.close();
}

同样也可以将SocketChannel中的数据读取到Buffer中，做法和FileChannel类似：

@Test
public void SocketChannelOpen() throws IOException {
    SocketChannel channel = SocketChannel.open();
    channel.connect(new InetSocketAddress("https://baidu.com", 80));
    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(48);
    int read = channel.read(byteBuffer);
    System.out.println(read);
     channel.close();
}

如果想要往SocketChannel中写入数据，同样调用write方法实现。

不同于FileChannel一个地方在于，SocketChannel支持调用configureBlocking(false)方法来实现非阻塞模式，从而实现异步的调用connect、read和write方法。

对于connect方法来说，如果它是以异步模式运行，那么调用connect不必等到连接建立后才返回。如果想要知道连接是否已经建立，可以调用finishConnect方法判断。例如：

cketChannel.configureBlocking(false);  // 以非阻塞模式运行
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://baidu.com", 80));
while(! socketChannel.finishConnect() ){   // 不断自旋，检查连接是否建立
    // ...
}

对于write方法来说，如果它是以非阻塞模式运行，那么不必真正的写入数据才返回，因此，程序需要使用循环的方式来调用write方法。

对于read方法来说，如果它是以非阻塞模式运行，那么不必真正的读取到数据才返回。如果程序想判断是否真的读到了数据，可以从方法的int型返回值获知。

如果数据传输结束，调用close方法来关闭SocketChannel。

ServerSocketChannel

ServerSocketChannel用于监听可能到来的TCP连接，例如;

ServerSocketChannel channel = ServerSocketChannel.open();
channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
while(true){
    SocketChannel socketChannel = channel.accept();
    // ....
}

如果想要创建一个ServerSocketChannel，可以调用它的open方法实现，如上所示。当然，ServerSocketChannel使用完毕之后，也需要调用close方法自行关闭。

通过调用accept方法来监听到来的TCP连接，当连接到达时会返回一个SocketChannel。因此，如果监听开始后没有连接到达，那么accept方法会一直处于阻塞状态，如上所示。

当然，ServerSocketChannel也可以以非阻塞模式运行，此时accept方法调用后会立即返回。如果此时有连接到达，那么返回的SocketChannel不为null，否则为null。

ServerSocketChannel channel = ServerSocketChannel.open();
channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
channel.configureBlocking(false);
while(true){
    SocketChannel socketChannel = channel.accept();
    if(socketChannel != null){
        // ...
    }
    // ....
}

DataGramChannel

DataGramChannel可以用来发送和接收UDP数据报，由于UDP是无连接的，因此程序无法像其他类型的Channel来读取和写入数据。类似的，通过调用open方法来获取DataGramChannel，通过receive方法可以获取数据报，如下所示：

DataGramChannel channel = DataGramChannel.open();
channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
ByteBuffer bufferr = ByteBuffer.allocate(24);
buffer.clear();
channel.receive(buffer);

receive方法获取到的数据报将被写入到Buffer中，如果数据量超过了Buffer的容量，那么多余的数据报将被直接丢弃。如果想要发送UDP数据报，可以调用send方法实现，如下所示：

DataGramChannel channel = DataGramChannel.open();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
buf.put(....);
buffer.flip();
int bytesSent = channel.send(buffer, new InetSocketAddress("http://www.baidu.com", 80));

通过调用connect方法可以和一个特定的地址建立”连接”，它不是类似于TCP一样真正的连接，只是支持Channel只能向这个地址发送数据报或者接收数据报。

channel.connect(new InetSocketAddress("http://www.baidu.com", 80));

连接建立后，可以调用read和write方法，但是它无法保证数据的成功交付。

int bytesRad = channel.read(buffer);
int bytesWritten = channel.write(buf);

使用完毕后，调用close方法关闭Channel。