層次結構圖

從上圖可以看出，Channel是所有類的父類，它定義了通道的基本操作。從Channel引申出的其他接口都是面向字節的子接口，這也意味著通道只能在字節緩沖區（ByteBuffer）上操作。

Channel和Buffer

Channel和Buffer之間的關系，如下圖所示：

Channel中的數據總是要先讀到一個Buffer，或者總是要從一個Buffer中寫入。

通道基礎

　　先來看一下基本的Channel接口，下面代碼是Channel接口的完整源碼：

 1 public interface Channel extends Closeable {
 2 
 3     /**
 4
 
      * Tells whether or not this channel is open.  </p>
 5      *
 6      * @return <tt>true</tt> if, and only if, this channel is open
 7      */
 8     public boolean isOpen();
 9 
10     /**
11      * Closes this channel.
12      *
13      * <p> After a channel is closed, any further attempt to invoke I/O
 
14      * operations upon it will cause a {@link ClosedChannelException} to be
15      * thrown.
16      *
17      * <p> If this channel is already closed then invoking this method has no
18      * effect.
19      *
20      * <p> This method may be invoked at any time.  If some other thread has
 
21      * already invoked it, however, then another invocation will block until
22      * the first invocation is complete, after which it will return without
23      * effect. </p>
24      *
25      * @throws  IOException  If an I/O error occurs
26      */
27     public void close() throws IOException;
28 
29 }

　　和緩沖區不同，Channel的API主要由接口來指定。不同的操作系統上通道的實現會有根本性的差異，所以通道API僅僅描述了可以做什麽，因此很自然的，通道實現經常使用操作系統的本地代碼，通道接口允許開發者以一種受控且可移植的方式來訪問底層的I/O服務。從上面最基礎的源代碼可以看出，所有的通道只有兩種共同的操作：檢查一個通道是否打開 isOpen() 方法和關閉一個打開了的通道 close()方法，其余所有的東西都是那些實現Channel接口以及它的子接口的類。

　　從最基礎的Channel引申出的其他接口都是面向字節的子接口：在Channel的眾多實現中，有一個SelectableChannel實現，其表示可被選擇的通道。任何一個SelectableChannel都可以將自己註冊到一個Selector中，這樣，這個Channel就能被Selector（如果對Selector不了解，可看文章I/O 模型中Selector部分）所管理，而一個Selector可以管理多個SelectableChannel。當這個SelectableChannel的數據準備好時，Selector就會接到通知，去獲取那些準備好的數據。而SocketChannel就是SelectableChannel的一種。

　　同時，通道只能在字節緩沖區上操作。層次接口表明其他數據類型的通道也可以從Channel接口引申而來。這是一種很好的映射，不過非字節實現是不可能的，因為操作系統都是以字節的形式實現底層I/O接口的。

Channel的主要實現

　　FileChannel:用於讀取、寫入、映射和操作文件的通道。

　　DatagramChannel：通過UDP讀寫網絡中的數據通道。

　　SocketChannel：通過tcp讀寫網絡中的數據。

　　ServerSocketChannel：可以監聽新進來的tcp連接，對每一個連接都創建一個SocketChannel。

獲取通道的方式

　　（1）通過getChannel()方法獲取；

　　　　前提是該類支持該方法。支持該類的方法有：FileInputStream、FileOutputStream、RandomAccessFile、Socket、ServerSocket、DatagramSocket。

　　（2）通過靜態方法open()；

　　（3）通過JDK1.7中的Files的newByteChannel()方法；

Scatter（分散）/Gather（聚集）

　　? 分散：從Channel中讀取是指在讀操作時將讀取的數據寫入多個Buffer中，因此，Channel將從Channel中讀取的數據分散到多個Buffer中；

　　? 聚集：指將數據寫入到Channel中時將多個Buffer的數據寫入同一個Channel，因此，Channel將多個Buffer中的數據聚集後發送到Channel。

下面例子是分散：

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);
ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
channel.read(bufferArray);

read()方法按照buffer在數組中的順序將從channel中讀取的數據寫入到buffer，當一個buffer被寫滿後，channel緊接著向另一個buffer中寫。

認識了解Channel

看一下基本的Channel接口：

ByteChannel：

1 public interface ByteChannel
2     extends ReadableByteChannel, WritableByteChannel
3 {
4 
5 }

WritableByteChannel：

public interface WritableByteChannel
    extends Channel
{
    public int write(ByteBuffer src) throws IOException;

}

ReadableByteChannel ：

public interface ReadableByteChannel extends Channel {
    public int read(ByteBuffer dst) throws IOException;

}

　　通道可以是單向的也可以是雙向的。一個Channel類可能只實現了定義read() 方法的 ReadableByteChannel接口，而另一個Channel類也許只是實現了定義write() 方法的 WritableChannel接口，那麽實現這兩種接口之一的類都是單向的，就只能在一個方向上傳輸數據。如果一個類同時實現了這兩個接口，那麽這個類它就是雙向的，可以進行雙向的傳輸數據，就像上面的ByteChannel。

　　通道不僅可以單向雙向，也可以是阻塞和非阻塞的，非阻塞模式的通道永遠不會讓調用的線程休眠，請求的操作要麽立即完成，要麽返回一個結果表明未進行任何操作。只有面向流（stream-oriented）的通道，如sockets和pipes才能使用非阻塞模式（例如：從SelectableChannel引申而來的類可以和支持選擇的選擇器（Selector）一起使用）。

文件通道

由於我們在開發中文件I/O用到的地方比較多，所以對於文件通道必須要詳細了解。

　　通道是訪問I/O服務的導管，I/O可以廣義的分為兩大類：File I/O和Stream I/O。那麽相應的，通道也可以廣義上的分外兩種類型，分別是文件（File）Channel和套接字（Socket）通道。文件通道指的是 FileChannel，套接字通道則有三個，分別是SocketChannel、ServerSocketChannel和DatagramChannel。

　　通道可以通過多種方式創建。Socket通道可以通過Socket通道的工廠方法直接創建，但是一個FileChannel對象卻只能通過一個打開的RandomAccessFile、FileInputStream或FileOutputStream對象上調用getChannel()方法來獲取，開發者不能直接創建一個FileChannel。

接下來通過UML圖來了解一下文件通道的類層次關系：

文件通道總是阻塞的，因此不能被置於非阻塞模式下。

　　前面提到過，FileChannel對象不能直接創建，一個FileChannel實例只能通過一個打開的File對象（RandomAccessFile、FileInputStream或FileOutputStream）上調用getChannel()方法獲取，通過調用getChannel()方法會返回一個連接到相同文件的FileChannel對象且該FileChannel對象具有與File對象相同的訪問權限，然後就可以使用通道對象來利用強大的FileChannel API了。

　　FileChannel對象是線程安全的，多個線程可以在同一個實例上並發調用方法而不會引起任何問題，不過並非所有操作都是多線程的。影響通道位置或者影響文件的操作都是單線程的，如果有一個線程已經在執行會影響通道位置或文件大小的操作，那麽其他想嘗試進行此類操作之一的線程必須等待，並發行為也會受到底層操作系統或者文件系統的影響。

使用文化通道

　　下面通過使用文件通道，讀取文件中的數據：

 1 public static void main(String[] args) throws Exception{
 2         File file = new File("D:/ceshi.txt");
 3         FileInputStream fis = new FileInputStream(file);
 4         FileChannel fc = fis.getChannel();
 5         ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(35);
 6         fc.read(bb);
 7         bb.flip();
 8         while (bb.hasRemaining())
 9         {
10             System.out.print((char)bb.get());
11         }
12         bb.clear();
13         fc.close();
14     }

輸出結果

Hello !
    FileChannel.

這是最簡單的操作，前面講過文件通道必須通過一個打開的RandomAccessFile、FileInputStream、FileOutputStream獲取到，因此這裏使用FileInputStream來獲取FileChannel。接著只要使用read方法將內容讀取到緩沖區內即可，緩沖區內有了數據，就可以使用前文對於緩沖區的操作讀取數據了。

接著看一下使用文件通道寫數據：

 1 public static void main(String[] args) throws Exception{
 2         File file = new File("D:/ceshi.txt");
 3         RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
 4         FileChannel fc = raf.getChannel();
 5         ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(60);
 6         String str = "Hello,FileChannel!";
 7         bb.put(str.getBytes());
 8         bb.flip();
 9         fc.write(bb);
10         bb.clear();
11         fc.close();
12     }

輸出結果

這裏使用了RandomAccessFile去獲取FileChannel，然後操作其實差不多，write方法寫ByteBuffer中的內容至文件中，註意寫之前還是要先把ByteBuffer給flip一下。

可能有人覺得這種連續put的方法非常不方便，但是沒有辦法，之前已經提到過了：通道只能使用ByteBuffer。

參考：https://www.cnblogs.com/xrq730/p/5080503.html

通道（Channel）