NIO

作者: 紫雨杰 | 来源:发表于2018-06-11 11:22 被阅读0次
 1、Java NIO(New IO)是从Java 1.4版本开始引入的一个新的IO API,可以替代标准的Java IO API。
    
    ● NIO与原来的IO有同样的作用和目的,但是使用的方式完全不同

    ● NIO支持面向缓冲区的,基于通道的IO操作。可以更加高效的方式进行文件的读写操作


 2、Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式: 

    * Channels and Buffers(通道和缓冲区):
                    标准的IO基于字节流和字符流进行操作的,
                    而NIO是基于通道(Channel)和缓冲区(Buffer)进行操作,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中。

    * Asynchronous IO(异步IO):Java NIO可以让你异步的使用IO。                    
   
      例如:当线程从通道读取数据到缓冲区时,线程还是可以进行其他事情。
           当数据被写入到缓冲区时,线程可以继续处理它。从缓冲区写入通道也类似。

    *   Selectors(选择器):Java NIO引入了选择器的概念,选择器用于监听多个通道的事件(比如:连接打开,数据到达)。
                            因此,单个的线程可以监听多个数据通道。

一、Java NIO 概述

(1)、Java NIO 由以下几个核心部分组成: 

    ●  Channels
    ●  Buffers
    ●  Selectors

(2)、Selector :Selector 允许单线程处理多个 Channel。

    ●  要使用Selector,得向Selector注册Channel,然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。
       一旦这个方法返回,线程就可以处理这些事件,事件的例子有如新连接进来,数据接收等。

二、Java NIO vs. IO

1、Java NIO和IO的主要区别 

                  IO                                         NIO

          面向流(Stream oriented)                           面向缓冲区(Buffer oriented)
          阻塞IO(Blocking IO)                               非阻塞IO(Non blocking IO)
             无                                             选择器(Selectors)
                                     
(1)、面向流与面向缓冲 

  Java NIO和IO之间第一个最大的区别是,IO是面向流的,NIO是面向缓冲区的。 
    ●  Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节,直至读取所有字节,它们没有被缓存在任何地方。此外,它不能前后移动流中的数据。
       如果需要前后移动从流中读取的数据,需要先将它缓存到一个缓冲区。 

    ●  Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区,需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。
       但是,还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且,需确保当更多的数据读入缓冲区时,不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。 

(2)、阻塞与非阻塞IO 

    ●  Java IO的各种流是阻塞的。这意味着,当一个线程调用read() 或 write()时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取,或数据完全写入。 
       该线程在此期间不能再干任何事情了。

    ●  Java NIO的非阻塞模式,使一个线程从某通道发送请求读取数据,但是它仅能得到目前可用的数据,如果目前没有数据可用时,就什么都不会获取。
       而不是保持线程阻塞,所以直至数据变的可以读取之前,该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。
       一个线程请求写入一些数据到某通道,但不需要等待它完全写入,这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它
       通道上执行IO操作,所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道(channel)。 

(3)、选择器(Selectors) 

    ●  Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道,你可以注册多个通道使用一个选择器,然后使用一个单独的线程来“选择”通道:
       这些通道里已经有可以处理的输入,或者选择已准备写入的通道。这种选择机制,使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。

(4)、NIO和IO如何影响应用程序的设计 

    无论您选择IO或NIO工具,可能会影响应用程序设计的以下几个方面: 

        ●  对NIO或IO类的API调用。
        ●  数据处理。
        ●  用来处理数据的线程数。

2、总结 :

    ●  NIO可让您只使用一个(或几个)单线程管理多个通道(网络连接或文件),但付出的代价是解析数据可能会比从一个阻塞流中读取数据更复杂。 

    ●  如果需要管理同时打开的成千上万个连接,这些连接每次只是发送少量的数据,例如聊天服务器,实现NIO的服务器可能是一个优势。
       同样,如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上,如P2P网络中,使用一个单独的线程来管理你所有出站连接,可能是一个优势。

    ●  如果你有少量的连接使用非常高的带宽,一次发送大量的数据,也许典型的IO服务器实现可能非常契合。

三、通道(Channel):

(1)、Java NIO的通道类似流,但又有些不同:

    ●  由java.nio.channels包定义的
    ●  通道表示IO源与目标打开的连接
    ●  通道是双向的,可读也可写,而流的读写是单向的。
    ●  通道可以异步地读写。
    ●  无论读写,通道只能和Buffer进行交互,本身不能直接访问数据。

(2)、Channel和Buffer有好几种类型。下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现: 

    ●  FileChannel : 从文件中读写数据。
    ●  DatagramChannel :能通过UDP读写网络中的数据。
    ●  SocketChannel :能通过TCP读写网络中的数据。
    ●  ServerSocketChannel :可以监听新进来的TCP连接,像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

四、缓冲区(Buffer):

(1)、Java NIO中的Buffer用于和NIO通道进行交互。数据是从通道读入缓冲区,从缓冲区写入到通道中的。 

缓冲区本质上是一块可以写入数据,然后可以从中读取数据的内存。

这块内存被包装成NIO Buffer对象,并提供了一组方法,用来方便的访问该块内存。 

(2)、Buffer的基本用法 

1、使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤: 

*   写入数据到Buffer
*   调用flip()方法
*   从Buffer中读取数据
*   调用clear()方法或者compact()方法

2、当向buffer写入数据时,buffer会记录下写了多少数据。一旦要读取数据,需要通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式。在读模式下,可以读取之前写入到buffer的所有数据。 

3、一旦读完了所有的数据,就需要清空缓冲区,让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区:调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处,新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。 

4、Buffer的三个属性: 

*   capacity
*   position
*   limit

position和limit的含义取决于Buffer处在读模式还是写模式。不管Buffer处在什么模式,capacity的含义总是一样的。

![image](https://img.haomeiwen.com/i11523716/bdabe1040d63f33a.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

capacity 

作为一个内存块,Buffer有一个固定的大小值,也叫“capacity”.你只能往里写capacity个byte、long,char等类型。一旦Buffer满了,需要将其清空(通过读数据或者清除数据)才能继续写数据往里写数据。 

position 

当你写数据到Buffer中时,position表示当前的位置。初始的position值为0.当一个byte、long等数据写到Buffer后, position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity – 1。 

当读取数据时,也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式,position会被重置为0。当从Buffer的position处读取数据时,position向前移动到下一个可读的位置。 

limit 

在写模式下,Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。 写模式下,limit等于Buffer的capacity。 

当切换Buffer到读模式时, limit表示你最多能读到多少数据。因此,当切换Buffer到读模式时,limit会被设置成写模式下的position值。换句话说,你能读到之前写入的所有数据(limit被设置成已写数据的数量,这个值在写模式下就是position)

5、Java NIO里Buffer的类型: 

*   ByteBuffer
*   CharBuffer
*   DoubleBuffer
*   FloatBuffer
*   IntBuffer
*   LongBuffer
*   ShortBuffer

这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的基本数据类型:byte, short, int, long, float, double 和 char。 

Java NIO 还有个 MappedByteBuffer ,用于表示内存映射文件

6、Buffer的分配 :

要想获得一个Buffer对象首先要进行分配。 每一个Buffer类都有一个allocate方法。下面是一个分配48字节capacity的ByteBuffer的例子。

例:ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  

7、向Buffer中写数据有两种方式 :

*   从Channel写到Buffer。 例:int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
*   通过Buffer的put()方法写到Buffer里。 例:buf.put(127); 

8、flip()方法 :

flip方法将Buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法会将position设回0,并将limit设置成之前position的值。 

换句话说,position现在用于标记读的位置,limit表示之前写进了多少个byte、char等 —— 现在能读取多少个byte、char等。 

9、从Buffer中读取数据有两种方式 :

*   从Buffer读取数据到Channel。 例:int bytesWritten = inChannel.write(buf); 
*   使用get()方法从Buffer中读取数据。 例:byte aByte = buf.get();  

10、mark()与reset()方法 :

通过调用Buffer.mark()方法,可以标记Buffer中的一个特定position。之后可以通过调用Buffer.reset()方法恢复到这个position。

11、equals() :

当满足下列条件时,表示两个Buffer相等:

*   有相同的类型(byte、char、int等)。
*   Buffer中剩余的byte、char等的个数相等。
*   Buffer中所有剩余的byte、char等都相同。

equals只是比较Buffer的一部分,不是每一个在它里面的元素都比较。实际上,它只比较Buffer中的剩余元素。 

12、compareTo()方法 :

compareTo()方法比较两个Buffer的剩余元素(byte、char等), 如果满足下列条件,则认为一个Buffer“小于”另一个Buffer: 

*   第一个不相等的元素小于另一个Buffer中对应的元素。
*   所有元素都相等,但第一个Buffer比另一个先耗尽(第一个Buffer的元素个数比另一个少)。

(译注:剩余元素是从 position到limit之间的元素) 

五、分散(Scatter)/聚集(Gather)

1、
    ●  分散(scatter):从Channel中读取是指在读操作时将读取的数据写入多个buffer中。
       因此,Channel将从Channel中读取的数据“分散(scatter)”到多个Buffer中。 
 
       【注意】:按照缓冲区的顺序,从channel中读取数据依次将buffer填满!

    ●  聚集(gather)写入Channel是指在写操作时将多个buffer的数据写入同一个Channel,
       因此,Channel 将多个Buffer中的数据“聚集(gather)”后发送到Channel。 

       【注意】:按照缓冲区的顺序,写入position和limit之间的数据到channel中。

    ●  scatter / gather经常用于需要将传输的数据分开处理的场合,
       例如传输一个由消息头和消息体组成的消息,你可能会将消息体和消息头分散到不同的buffer中,这样你可以方便的处理消息头和消息体。 

2、Scattering Reads是指数据从一个channel读取到多个buffer中。

   Java代码 :

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

    注意:
        ①、buffer首先被插入到数组,然后再将数组作为channel.read() 的输入参数。
           read()方法按照buffer在数组中的顺序将从channel中读取的数据写入到buffer,当一个buffer被写满后,
           channel紧接着向另一个buffer中写。 

        ②、Scattering Reads在移动下一个buffer前,必须填满当前的buffer,这也意味着它不适用于动态消息(消息大小不固定)。

3、Gathering Writes 是指数据从多个buffer写入到同一个channel。

    Java代码 :

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

    注意:
        ①、buffers数组是write()方法的入参,write()方法会按照buffer在数组中的顺序,将数据写入到channel,
           注意只有position和limit之间的数据才会被写入。因此,如果一个buffer的容量为128byte,但是仅仅包含58byte的数据,
           那么这58byte的数据将被写入到channel中。因此与Scattering Reads相反,Gathering Writes能较好的处理动态消息。 

六、通道之间的数据传输:

在Java NIO中,如果两个通道中有一个是FileChannel,那你可以直接将数据从一个channel传输到另外一个channel。 

1、transferFrom() :FileChannel的transferFrom()方法可以将数据从源通道传输到FileChannel中
                   (这个方法在JDK文档中的解释为将字节从给定的可读取字节通道传输到此通道的文件中)。

      Java代码 :

              1.  RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");  
              2.  FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();    
              3.  RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");  
              4.  FileChannel toChannel = toFile.getChannel();    
              5.  long position = 0;  
              6.  long count = fromChannel.size();    
              7.  toChannel.transferFrom(position, count, fromChannel);  

      ● 方法的输入参数position表示从position处开始向目标文件写入数据,count表示最多传输的字节数。
        如果源通道的剩余空间小于 count 个字节,则所传输的字节数要小于请求的字节数。 

      ● 此外要注意,在SoketChannel的实现中,SocketChannel只会传输此刻准备好的数据(可能不足count字节)。
        因此,SocketChannel可能不会将请求的所有数据(count个字节)全部传输到FileChannel中。 

2、transferTo() 方法将数据从FileChannel传输到其他的channel中:

      Java代码 :

            1.  RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");  
            2.  FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();  
            3.  RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");  
            4.  FileChannel toChannel = toFile.getChannel();  
            5.  long position = 0;  
            6.  long count = fromChannel.size();  
            7.  fromChannel.transferTo(position, count, toChannel);  

       ● 上面所说的关于SocketChannel的问题在transferTo()方法中同样存在。SocketChannel会一直传输数据直到目标buffer被填满。 

七、选择器(Selector):

(1)  为什么使用Selector? 

    ● 仅用单个线程来处理多个Channels的好处是,只需要更少的线程来处理通道。事实上,可以只用一个线程处理所有的通道。
      对于操作系统来说,线程之间上下文切换的开销很大,而且每个线程都要占用系统的一些资源(如内存)。因此,使用的线程越少越好。

(2)  Selector的创建 :

    ● 通过调用Selector.open()方法创建一个Selector,如下: 
                      Selector selector = Selector.open();

(3) 向Selector注册通道 

    ● 为了将Channel和Selector配合使用,必须将channel注册到selector上。通过SelectableChannel.register()方法来实现,如下: 

      Java代码 :

            1.  channel.configureBlocking(false);  
            2.  SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.OP_READ);  

    ● 与Selector一起使用时,Channel必须处于非阻塞模式下。这意味着不能将FileChannel与Selector一起使用,
      因为FileChannel不能切换到非阻塞模式。而套接字通道都可以。 

★ 注意register()方法的第二个参数。这是一个“interest集合”,意思是在通过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣。
   可以监听四种不同类型的事件: 
          ● Connect
          ●  Accept
          ● Read
          ● Write

   ▲ 通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪。所以,某个channel成功连接到另一个服务器称为“连接就绪”。
      一个server socket channel准备好接收新进入的连接称为“接收就绪”。一个有数据可读的通道可以说是“读就绪”。
     等待写数据的通道可以说是“写就绪”。 

   这四种事件用SelectionKey的四个常量来表示: 

      *   SelectionKey.OP_CONNECT
      *   SelectionKey.OP_ACCEPT
      *   SelectionKey.OP_READ
      *   SelectionKey.OP_WRITE

    如果你对不止一种事件感兴趣,那么可以用“位或”操作符将常量连接起来,如下: 

        Java代码 

              1.  int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;  

(4)  SelectionKey 

● 当向Selector注册Channel时,register()方法会返回一个SelectionKey对象。这个对象包含了一些你感兴趣的属性:

      *   interest集合
      *   ready集合
      *   Channel
      *   Selector
      *   附加的对象(可选) 

● interest集合 :interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。可以通过SelectionKey读写interest集合,像这样:

Java代码 :

1.  int interestSet = selectionKey.interestOps();  
2.  boolean isInterestedInAccept  = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT;  
3.  boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;  
4.  boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;  
5.  boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;  

可以看到,用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量,可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。 

● ready集合 

ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后,你会首先访问这个ready set。可以这样访问ready集合: 

int readySet = selectionKey.readyOps(); 

● 可以用像检测interest集合那样的方法,来检测channel中什么事件或操作已经就绪。但是,也可以使用以下四个方法,它们都会返回一个布尔类型: 

      Java代码 
          1.  selectionKey.isAcceptable();  
          2.  selectionKey.isConnectable();  
          3.  selectionKey.isReadable();  
          4.  selectionKey.isWritable();  

● Channel + Selector :
                    从SelectionKey访问Channel和Selector很简单。如下: 

      Java代码 
          1.  Channel  channel  = selectionKey.channel();  
          2.  Selector selector = selectionKey.selector();  

● 附加的对象 

可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上,这样就能方便的识别某个给定的通道。
例如,可以附加 与通道一起使用的Buffer,或是包含聚集数据的某个对象。使用方法如下: 

    Java代码 :
          1.  selectionKey.attach(theObject);  
          2.  Object attachedObj = selectionKey.attachment();  

● 还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如: 

    Java代码 
          1.  SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

(5)  通过Selector选择通道 

● 一旦向Selector注册了一或多个通道,就可以调用几个重载的select()方法。
  这些方法返回你所感兴趣的事件(如连接、接受、读或写)已经准备就绪的那些通道。
  换句话说,如果你对“读就绪”的通道感兴趣,select()方法会返回读事件已经就绪的那些通道。 

    下面是select()方法: 

    *   int select()
    *   int select(long timeout)
    *   int selectNow()

● select()阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。 

● select(long timeout)和select()一样,除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)。 

● selectNow()不会阻塞,不管什么通道就绪都立刻返回

● select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。亦即,自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。如果调用select()方法,
  因为有一个通道变成就绪状态,返回了1,若再次调用select()方法,如果另一个通道就绪了,它会再次返回1。
  如果对第一个就绪的channel没有做任何操作,现在就有两个就绪的通道,但在每次select()方法调用之间,只有一个通道就绪了。 

● selectedKeys() 

    一旦调用了select()方法,并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了,然后可以通过调用selector的selectedKeys()方法,
    访问“已选择键集(selected key set)”中的就绪通道。如下所示: 

      Java代码 

      1.  Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); 

八、文件通道:

FileChannel无法设置为非阻塞模式,它总是运行在阻塞模式下。

1、打开FileChannel 

在使用FileChannel之前,必须先打开它。但是,我们无法直接打开一个FileChannel,
需要通过使用一个InputStream、OutputStream或RandomAccessFile来获取一个FileChannel实例。 

例:RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");  
    FileChannel inChannel = aFile.getChannel(); 

2、从FileChannel读取数据 :

调用多个read()方法之一从FileChannel中读取数据。如: 

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  

int bytesRead = inChannel.read(buf);  

首先,分配一个Buffer。从FileChannel中读取的数据将被读到Buffer中。 

然后,调用FileChannel.read()方法。该方法将数据从FileChannel读取到Buffer中。
read()方法返回的int值表示了有多少字节被读到了Buffer中。

如果返回-1,表示到了文件末尾。 

3、向FileChannel写数据 :

使用FileChannel.write()方法向FileChannel写数据,该方法的参数是一个Buffer。如: 

1.  String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();  
2.  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
3.  buf.clear();  
4.  buf.put(newData.getBytes());    
5.  buf.flip();  
6.  while(buf.hasRemaining()) {  
7.  channel.write(buf);  
8.  }  

注意FileChannel.write()是在while循环中调用的。因为无法保证write()方法一次能向FileChannel写入多少字节,
因此需要重复调用write()方法,直到Buffer中已经没有尚未写入通道的字节。 


4、关闭FileChannel :channel.close(); 

5、FileChannel的position方法 :

有时可能需要在FileChannel的某个特定位置进行数据的读/写操作。可以通过调用position()方法获取FileChannel的当前位置。 

也可以通过调用position(long pos)方法设置FileChannel的当前位置。 

这里有两个例子: 

1.  long pos = channel.position();  
2.  channel.position(pos +123);  

如果将位置设置在文件结束符之后,然后试图从文件通道中读取数据,读方法将返回-1 —— 文件结束标志。 

如果将位置设置在文件结束符之后,然后向通道中写数据,文件将撑大到当前位置并写入数据。
这可能导致“文件空洞”,磁盘上物理文件中写入的数据间有空隙。 

6、FileChannel的size方法:将返回该实例所关联文件的大小 long fileSize = channel.size();

7、FileChannel的truncate方法:截取一个文件。截取文件时,文件将中指定长度后面的部分将被删除。 

        例:
            channel.truncate(1024);  ----截取文件的前1024个字节。

8、FileChannel的force方法 :将通道里尚未写入磁盘的数据强制写到磁盘上。

   force()方法有一个boolean类型的参数,指明是否同时将文件元数据(权限信息等)写到磁盘上。 

   channel.force(true); 

九、Socket 通道:

Java NIO中的SocketChannel是一个连接到TCP网络套接字的通道。

可以通过以下2种方式创建SocketChannel:

*   打开一个SocketChannel并连接到互联网上的某台服务器。
*   一个新连接到达ServerSocketChannel时,会创建一个SocketChannel。

1、打开 SocketChannel :

      SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();  

      socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com", 80));  

2、关闭 SocketChannel :socketChannel.close();  

3、从 SocketChannel 读取数据 :

要从SocketChannel中读取数据,调用一个read()的方法之一。以下是例子: 

        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
        int bytesRead = socketChannel.read(buf);  

首先,分配一个Buffer。从SocketChannel读取到的数据将会放到这个Buffer中。 

然后,调用SocketChannel.read()。该方法将数据从SocketChannel 读到Buffer中。read()方法返回的int值表示读了多少字节进Buffer里。

如果返回的是-1,表示已经读到了流的末尾(连接关闭了)。 

4、写入 SocketChannel :

写数据到SocketChannel用的是SocketChannel.write()方法,该方法以一个Buffer作为参数。示例如下: 

Java代码 :

1.  String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();    
2.  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
3.  buf.clear();  
4.  buf.put(newData.getBytes());  
5.  buf.flip();  
6.  while(buf.hasRemaining()) {  
7.  channel.write(buf);  
8.  }  

注意SocketChannel.write()方法的调用是在一个while循环中的。Write()方法无法保证能写多少字节到SocketChannel。
所以,我们重复调用write()直到Buffer没有要写的字节为止。 

5、非阻塞模式 :

可以设置 SocketChannel 为非阻塞模式(non-blocking mode).设置之后,就可以在异步模式下调用connect(), read() 和write()了。 

6、connect() :

如果SocketChannel在非阻塞模式下,此时调用connect(),该方法可能在连接建立之前就返回了。
为了确定连接是否建立,可以调用finishConnect()的方法。像这样: 

Java代码 

1.  socketChannel.configureBlocking(false);  
2.  socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com", 80));  
3.  while(! socketChannel.finishConnect() ){  
4.  //wait, or do something else...  
5.  }  

7、write() :

非阻塞模式下,write()方法在尚未写出任何内容时可能就返回了。所以需要在循环中调用write()。 

8、read() :

非阻塞模式下,read()方法在尚未读取到任何数据时可能就返回了。所以需要关注它的int返回值,它会告诉你读取了多少字节。 

9、非阻塞模式与选择器 :

非阻塞模式与选择器搭配会工作的更好,通过将一或多个SocketChannel注册到Selector,可以询问选择器哪个通道已经准备好了读取,写入等。

十、ServerSocket 通道:

ServerSocket 通道:Java NIO中的 ServerSocketChannel 是一个可以监听新进来的TCP连接的通道

1、打开 ServerSocketChannel :ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); 

2、关闭 ServerSocketChannel :serverSocketChannel.close();

3、监听新进来的连接 :

通过 ServerSocketChannel.accept() 方法监听新进来的连接。当 accept()方法返回的时候,它返回一个包含新进来的连接的 SocketChannel。
因此,accept()方法会一直阻塞到有新连接到达。 

通常不会仅仅只监听一个连接,在while循环中调用 accept()方法. 如下面的例子: 

Java代码 

1.  while(true){  
2.  SocketChannel socketChannel =  
3.  serverSocketChannel.accept();  
4.  //do something with socketChannel...  
5.  }  

4、非阻塞模式 :

ServerSocketChannel可以设置成非阻塞模式。在非阻塞模式下,accept() 方法会立刻返回,如果还没有新进来的连接,返回的将是null。 
因此,需要检查返回的SocketChannel是否是null。如: 

Java代码 

1.  ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();   
2.  serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));  
3.  serverSocketChannel.configureBlocking(false);  
4.  while(true){  
5.  SocketChannel socketChannel =  
6.  serverSocketChannel.accept();   
7.  if(socketChannel != null){  
8.  //do something with socketChannel...  
9.  }  
10.  }  

十一、Datagram 通道:

Java NIO中的DatagramChannel是一个能收发UDP包的通道。因为UDP是无连接的网络协议,所以不能像其它通道那样读取和写入。
它发送和接收的是数据包。

1、打开 DatagramChannel :

      Java代码 
          1.  DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();  
          2.  channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));  

  这个例子打开的 DatagramChannel可以在UDP端口9999上接收数据包。 

2、接收数据 :
      通过receive()方法从DatagramChannel接收数据,如: 

      Java代码 
          1.  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
          2.  buf.clear();  
          3.  channel.receive(buf);  

  receive()方法会将接收到的数据包内容复制到指定的Buffer. 如果Buffer容不下收到的数据,多出的数据将被丢弃。 

3、发送数据 :
      通过send()方法从DatagramChannel发送数据,如: 

      Java代码 
          1.  String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();    
          2.  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
          3.  buf.clear();  
          4.  buf.put(newData.getBytes());  
          5.  buf.flip();  
          6.  int bytesSent = channel.send(buf, new InetSocketAddress("jenkov.com", 80));  

  这个例子发送一串字符到”jenkov.com”服务器的UDP端口80。 因为服务端并没有监控这个端口,所以什么也不会发生。
  也不会通知你发出的数据包是否已收到,因为UDP在数据传送方面没有任何保证。

4、连接到特定的地址 :
              可以将DatagramChannel“连接”到网络中的特定地址的。由于UDP是无连接的,连接到特定地址并不会像TCP通道那样创建
              一个真正的连接。而是锁住DatagramChannel ,让其只能从特定地址收发数据。 

      Java代码 
          1.  channel.connect(new InetSocketAddress("jenkov.com", 80));  

  当连接后,也可以使用read()和write()方法,就像在用传统的通道一样。只是在数据传送方面没有任何保证。 

十二、管道(Pipe):

Java NIO 管道是2个线程之间的单向数据连接。Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道,从source通道读取。 

这里是Pipe原理的图示: 

[图片上传失败...(image-2bcf42-1524459412875)]

1、创建管道 :  
        通过Pipe.open()方法打开管道。例如: Pipe pipe = Pipe.open(); 

2、向管道写数据 :
        要向管道写数据,需要访问sink通道。像这样: Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();

● 通过调用SinkChannel的write()方法,将数据写入SinkChannel,像这样: 

      Java代码 

          1.  String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();  
          2.  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  
          3.  buf.clear();  
          4.  buf.put(newData.getBytes());  
          5.  buf.flip();   
          6.  while(buf.hasRemaining()) {  
          7.  <b>sinkChannel.write(buf);</b>  
          8.  }  

3、从管道读取数据 :
        从读取管道的数据,需要访问source通道,像这样: Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();  

● 调用source通道的read()方法来读取数据,像这样: 

          ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);    
          int bytesRead = inChannel.read(buf);  

  read()方法返回的int值会告诉我们多少字节被读进了缓冲区。

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