程序员：JAVA NIO系列之通道(Channel)
1. 通道（Channel）
通道（Channel）：由java.nio.Channels包定义的。Channel表示IO源与目标打开的连接。Channel类似于传统中的“流”，只不过Channel本身不能直接访问数据，Channel只能与Buffer进行交互。
Channel在java NIO中负责缓冲区的数据传输。Channel本身不存在数据，因此需要配合缓冲区进行传输。
Java 为 Channel 接口提供的最主要实现类如下：
FileChannel：用于读取、写入、映射和操作文件的通道。
DatagramChannel：通过 UDP 读写网络中的数据通道。
SocketChannel：通过 TCP 读写网络中的数据。
ServerSocketChannel：可以监听新进来的 TCP 连接，对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel
FileChannel常用方法
2. 获取通道
有三种获取通道的方式：
对支持通道的对象调用getChannel()方法。
支持通道的类如下：
FileInputStream
FileOutputStream
RandomAccessFile
DatagramSocket
Socket
ServerSocket
使用Files类的静态方法newByteChannel()获取字节通道（NIO2）
通过通道的静态方法 open() 打开并返回指定通道(NIO2)
将 Buffer 中数据写入 Channel: write()
从 Channel 读取数据到 Buffer: read()
3. 通道的数据传输
利用通道实现文件的复制(非直接缓冲区)
public static void copyFile() {
long start = System.currentTimeMillis();
FileChannel outChannel = null;
FileChannel inChannel = null;
FileInputStream fis = null;
FileOutputStream fos = null;
try {
fis = new FileInputStream("E:demoJava网络编程(第4版).pdf");
fos = new FileOutputStream("E:demoJava网络编程(第4版copy).pdf");
//1. 获取通道
inChannel = fis.getChannel();
outChannel = fos.getChannel();
//分配指定大小的缓冲区
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
//将通道中的数据存入缓冲区
while (inChannel.read(buf) != -1) {
//切换到读取数据模式
buf.flip();
//将缓冲区的数据写入通道中
outChannel.write(buf);
//清空缓冲区
buf.clear();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (outChannel != null){
try {
outChannel.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(inChannel != null){
try {
inChannel.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(fos != null){
try {
fos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
System.out.println("耗费时间："+(System.currentTimeMillis() - start));
}
使用直接缓冲区实现文件的复制（内存映射文件）
public static void copyFileByChannel(){
long start = System.currentTimeMillis();
try {
//获取通道
FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("e:demoJava网络编程(第4版).pdf"), StandardOpenOption.READ);
FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("e:demoJava网络编程(第4版copy).pdf"),StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.CREATE);
//内存映射文件
MappedByteBuffer inMappedBuf = inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY,0,inChannel.size());
MappedByteBuffer outMappedBuf = outChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE,0,inChannel.size());
//直接对缓冲区进行数据的读写操作
byte[] dst = new byte[inMappedBuf.limit()];
inMappedBuf.get(dst);
outMappedBuf.put(dst);
inChannel.close();
outChannel.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("耗费时间："+(System.currentTimeMillis() - start));
}
通道之间的数据传输（直接缓冲区）
public static void transfer(){
long start = System.currentTimeMillis();
try {
FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("e:demoJava网络编程(第4版).pdf"),StandardOpenOption.READ);
FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("e:demoJava网络编程(copy).pdf"),StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);
inChannel.transferTo(0,inChannel.size(),outChannel);
inChannel.close();
outChannel.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("耗费时间："+(System.currentTimeMillis() - start));
}
从效率上来看，第三种最快，第一种最慢
4. 零拷贝
public abstract long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target) 将当前channel的数据拷贝到target所指的channel
public abstract long transferFrom(ReadableByteChannel src,long position, long count) 将src所指的channel的数据拷贝到当前channel
5. 分散读取与聚集写入
分散读取（Scattering Reads）是指从Channel中读取的数据“分散”到多个 Buffer 中
聚集写入（Gathering Writes）是指将多个 Buffer 中的数据“聚集”
到 Channel。
注意：分散读取时按照缓冲区的顺序，从 Channel 中读取的数据依次将Buffer填满。聚集写入时按照缓冲区的顺序，写入 position 和 limit 之间的数据到 Channel 。
分散读取和聚集写入示例
/**
* 分散读取和聚集写入
*/
public static void randomAccess(){
try {
RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("e:demo est.txt","rw");
// 1. 获取通道
FileChannel inChannel = fromFile.getChannel();
//2、分配指定大小的缓冲区
ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(512);
ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(10240);
//分散读取
ByteBuffer[] bufs = {buf1,buf2};
inChannel.read(bufs);
for(ByteBuffer byteBuffer : bufs){
byteBuffer.flip();
}
System.out.println(new String(bufs[0].array(),0,bufs[0].limit()));
System.out.println("----------------");
System.out.println(new String(bufs[1].array(),0,bufs[1].limit()));
//聚集写入
RandomAccessFile toFrom = new RandomAccessFile("e:demo estCopy.txt","rw");
FileChannel outChannel = toFrom.getChannel();
outChannel.write(bufs);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
6. 编解码
public static void charset() throws Exception{
//查看支持的字符集列表
// Map
// for(Map.Entry
// System.out.println(entry.getKey()+"="+entry.getValue());
// }
//指定编码集
Charset c = Charset.forName("GBK");
//获取编码器
CharsetEncoder ce = c.newEncoder();
//获取解码器
CharsetDecoder cd = c.newDecoder();
CharBuffer cuf = CharBuffer.allocate(1024);
cuf.put("好好学习，天天向上");
cuf.flip();
//编码
ByteBuffer buffer = ce.encode(cuf);
for(int i = 0;i < 18; i++){
System.out.println(buffer.get());
}
//解码
buffer.flip();
CharBuffer charBuffer = cd.decode(buffer);
System.out.println(charBuffer.toString());
System.out.println("--------------------------------");
Charset cs2 = Charset.forName("UTF-8");
buffer.flip();
CharBuffer charBuffer1 = cs2.decode(buffer);
System.out.println(charBuffer1.toString());
}