你好，我是彤哥，本篇是netty系列的第五篇。

簡介

上一章我們一起學習瞭如何使用Java原生NIO實現群聊系統，這章我們一起來看看Java NIO的核心元件之一——Channel。

思維轉變

首先，我想說的最重要的一個點是，學習NIO思維一定要從BIO那種一個連線一個執行緒的模式轉變成多個連線（Channel）共用一個執行緒來處理的這種思維。

1個Connection = 1個Socket = 1個Channel，這幾個概念可以看作是等價的，都表示一個連線，只不過是用在不同的場景中。

如果單從阻塞/非阻塞的角度來看的話，IO可以分成兩大類，一類是Blocking IO，一類是Non-blocking IO，像IO五種模型中的後四種其實都可以看作是非阻塞型IO，只是各自使用的手段不相同罷了。

在Java中，我們說的非阻塞IO或者說NIO（New IO）主要是指多路複用IO，底層可以使用select/poll/epoll等技術實現。

另外，在Java1.7的時候引入了NIO2，這個主要是指非同步IO模型，也就是我們常說的AIO，底層完全使用非同步回撥的方式來實現。

但是，由於AIO這項技術在linux作業系統上還不太成熟，所以我們通常也不會說太多關於這方面的內容。

在後面我們學習Netty的時候會再次講到這三種IO模型，可以看到Netty是完全支援三種IO的，但是它把OIO（BIO）和AIO都給deprecated了，也進一步說明了AIO的不成熟性。

好了，扯了一下思維轉變的問題，下面正式進入今天的內容——Java NIO核心元件之Channel。

Channel

概念

我們先來看看Java中對於Channel的定義，位於java.nio.channels.Channel類的註釋上：

A nexus for I/O operations.
本文來源工從號彤哥讀原始碼
A channel represents an open connection to an entity such as a hardware device, a file, a network socket, or a program component that is capable of performing one or more distinct I/O operations, for example reading or writing.

第一句，它是IO操作的一種連線。

nexus, the means of connection between things linked in series.

第二句，Channel代表到實體的開放連線，這個實體可以是硬體，檔案，網路套接字，或者程式元件，並且可以執行一個或多個不同的IO操作，例如，讀或寫。

簡單點講，Channel就是實體與實體之間的連線，比如，操作檔案可以使用FileChannel，操作網路可以使用SocketChannel等。

與流的區別

BIO是面向流（Stream）程式設計的，流又分成InputStream和OutputStream，那麼Channel和Stream有什麼區別呢？

• Channel可以同時支援讀和寫，而Stream只能支援單向的讀或寫（所以分成InputStream和OutputStream）

• Channel支援非同步讀寫，Stream通常只支援同步

• Channel總是讀向（read into）Buffer，或者寫自（write from）Buffer（有點繞，以Channel為中心，從Channel中讀出資料到Buffer，從Buffer中往Channel寫入資料）

實現方式

下面列舉了JDK中比較重要的實現方式：

• FileChannel：操作檔案
• DatagramChannel：UDP協議支援
• SocketChannel：TCP協議支援
• ServerSocketChannel：監聽TCP協議Accept事件，之後建立SocketChannel

例子

public class FileChannelTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 從檔案獲取一個FileChannel
        FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile("D:\\object.txt", "rw").getChannel();
        // 宣告一個Byte型別的Buffer
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
        // 將FileChannel中的資料讀出到buffer中，-1表示讀取完畢
        // buffer預設為寫模式，本文來源工從號彤哥讀原始碼
        // read()方法是相對channel而言的，相對buffer就是寫
        while ((fileChannel.read(buffer)) != -1) {
            // buffer切換為讀模式
            buffer.flip();
            // buffer中是否有未讀資料
            while (buffer.hasRemaining()) {
                // 未讀資料的長度
                int remain = buffer.remaining();
                // 宣告一個位元組陣列
                byte[] bytes = new byte[remain];
                // 將buffer中資料讀出到位元組陣列中
                buffer.get(bytes);
                // 打印出來
                System.out.println(new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8));
            }
            // 清空buffer，為下一次寫入資料做準備
            // clear()會將buffer再次切換為寫模式
            buffer.clear();
        }
    }
}

可以看到，Channel與Buffer是息息相關的。注意這裡的讀寫方法，呼叫者是誰就以誰為核心，channel.read()就表示從channel讀出資料，buffer.get()就表示從buffer讀出資料，這跟傳統程式設計的角度不太一樣的地方。

總結

今天我們學習了Java NIO核心元件之Channel，它與傳統BIO中的流很類似但又有所區別，且經常與Buffer聯合起來使用，Buffer又是什麼呢？請聽下回分解。

參考

挺不錯的一個網站：

http://tutorials.jenkov.com/java-nio/channels.html

最後，也歡迎來我的工從號彤哥讀原始碼系統地學習原始碼&架構的知識。

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