java NIO 的通道Channel的理解
一、什麼是通道?
Channel,中文意思“通道”,表示IO源與目標開啟的連線,類似於傳統的“流”。但是Channel不能直接訪問資料,
需要和緩衝區buffer進行互動。打個比喻:山西有煤,我們想要,於是乎建了一條鐵路連通到山西,
這條鐵路就是這裡的"Channel",那麼煤通過什麼運過來呢?鐵路建好了,就差火車了,
因此這裡的火車就像是緩衝區,火車把山西的煤運到這邊來,把我們這裡的錢運過去,
這樣雙向傳輸就愉快的完成了。Channel類似於傳統的“流”,只不過Channel不能直接訪問資料,
Channel只能與buffer互動。而且流是單向的,分為輸入流和輸出流, 但是通道是雙向的,
通過緩衝區buffer兩邊都可達。Channel表示IO源與目標開啟的連線。工作原理如下,通過Channel來獨立處理IO請求:
二、主要實現類:
FileChannel:用於讀取、寫入、對映和操作檔案的通道。
DatagramChannel:通過UDP讀寫網路中的資料通道。
SocketChannel:通過tcp讀寫網路中的資料。
ServerSocketChannel:可以監聽新進來的tcp連線,對每一個連線都建立一個SocketChannel。
三、獲取通道的方式
1、通過getChannel()方法獲取
前提是該類支援該方法。支援該類的方法有:
FileInputStream/FileOutputStream,RandomAccessFile,Socket,ServerSocket ,DatagramSocket
2、通過靜態方法open()
3、通過jdk1.7中Files的newByteChannel()方法
四、通道資料傳輸
通過一段複製圖片的程式碼解釋:
1、利用通道和非直接緩衝區完成
2、利用通道和記憶體對映檔案完成FileInputStream fis=null; //引用 FileOutputStream fout=null; FileChannel channel=null;//通道引用 FileChannel outchannel=null; try { fis = new FileInputStream("sb.jpg"); //原始檔 fout = new FileOutputStream("bb.jpg"); //目標檔案 channel = fis.getChannel(); //獲取連線原始檔的通道 outchannel = fout.getChannel(); //獲取連線目標檔案的通道 //指定緩衝區 非直接緩衝區 ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024); //建立緩衝區 用來傳輸資料 while(channel.read(buffer)!=-1) //從連線原始檔的管道讀取資料到緩衝區 { //將緩衝區反轉 buffer.flip(); outchannel.write(buffer); //將緩衝區中的資料寫入連線到目標檔案的管道 buffer.clear(); //"清空"緩衝區 }
FileChannel inChannel=FileChannel.open(Paths.get("C:\\Users\\Administrator\\Pictures\\picture\\1.jpg"), StandardOpenOption.READ);
//引數1表示目標檔案或者原始檔的路徑,引數2是可以是多個引數,表示通道支援的操作型別
FileChannel outChannel=FileChannel.open(Paths.get("C:\\Users\\Administrator\\Pictures\\picture\\1bar.jpg"),
StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);
//記憶體對映檔案 相當於之前的緩衝區
MappedByteBuffer inBuffer=inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
MappedByteBuffer outBuffer=outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());
//直接對緩衝區讀寫操作
byte[] data=new byte[inBuffer.limit()];
//將資料讀入位元組陣列
inBuffer.get(data);
outBuffer.put(data); //寫入管道
inChannel.close();
outChannel.close();
對於上面這種方式,可以很大程度上提高程式的效率。那麼怎麼提高的呢?
回到最上面的那張通道工作的原理圖,使用者地址和記憶體地址都有一個緩衝區,它們之間有一個copy過程,也就是說程式的資料要先到jvm使用者地址緩衝區,再到計算機記憶體中。也就是不能直接和計算機記憶體進行資料操作。那麼通過記憶體對映檔案呢,也就是上訴方式,內部以直接緩衝區和記憶體對映檔案實現了直接訪問記憶體。這樣大大提高了效率。但是也有缺點,如果寫過去的資料很大,然後jvm沒有及時回收記憶體,那麼結果可想而知。因此,這個適用於那種長久存放在記憶體不應該被短時間內就需要回收的資料。
3、通道之間的直接傳輸
FileChannel inChannel=FileChannel.open(Paths.get("C:\\Users\\Administrator\\Pictures\\picture\\1.jpg"), StandardOpenOption.READ);
FileChannel outChannel=FileChannel.open(Paths.get("C:\\Users\\Administrator\\Pictures\\picture\\1bar.jpg"),
StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);
//transfer方法 內部是直接緩衝區的方式實現
//inChannel.transferTo(0,inChannel.size(), outChannel);
outChannel.transferFrom(inChannel, 0, inChannel.size());
inChannel.close();
outChannel.close();
咦?為什麼上面的程式碼沒有緩衝區呢?不是說通道不能直接訪問資料嗎?
沒錯,只不過在transferTo和transferFrom內部實現了緩衝區,所以資料還是通過緩衝區來完成的。
關於transferTo和transferFrom,兩者達到的效果一樣,只是使用的方式不同,前者是原始檔到目標檔案,
後者是目標檔案的資源來自於原始檔。
4、分散於聚集
分散讀取:是指讀取一個Channel的資料到多個buffer中,注意是依次填滿每個緩衝區,直到沒有資料了;
聚集寫入:是指將多個buffer的內容依次寫入到通道中。
RandomAccessFile randomAccessFile=new RandomAccessFile("1.txt", "rw");
FileChannel channel=randomAccessFile.getChannel();//獲取通道
//分配指定大小緩衝區 這裡指定兩個大小不一樣的緩衝區
ByteBuffer buf1=ByteBuffer.allocate(100);
ByteBuffer buf2=ByteBuffer.allocate(4096);
ByteBuffer[] buf={buf1,buf2};
channel.read(buf);
for (ByteBuffer byteBuffer : buf) {
byteBuffer.flip(); //翻轉 開啟讀模式
}
//列印buf1的內容
System.out.println(new String(buf[0].array(),0,buf[0].limit()));
//列印buf2的內容
System.out.println(new String(buf[1].array(),0,buf[1].limit()));
//聚集寫入
RandomAccessFile randFile=new RandomAccessFile("2.txt", "rw");
FileChannel fileChannel=randFile.getChannel();
fileChannel.write(buf);
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