快学Java NIO 续篇

可以先看Java NIO的整体介绍，这篇接着说以下内容，《快学Java NIO》续篇

• FileChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel
• Java NIO DatagramChannel
• Pipe

Java NIO Tutorial 地址：http://tutorials.jenkov.com/java-nio/index.html

Java NIO系列教程译文地址：http://ifeve.com/java-nio-all/

以下是我拜读过程中摘抄的部分内容，并且加了一些内容、笔记，方便以后再翻阅学习

FileChannel

FileChannel是一个连接到文件的通道，可以完成文件读写，总是运行在阻塞模式下。

之前有代码展示如何从文件中读取数据，以下代码展示如何通过channel写文件

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

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

//如果设置的大小不够存放newData，会抛异常java.nio.BufferOverflowException
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());

buf.flip();//limit设置为当前的position，准备读取这个buffer

//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
while(buf.hasRemaining()) {
    channel.write(buf);
}
channel.close();
/**
 * 还有如下方法
 * channel.size()//该实例关联文件的大小
 * channel.truncate() 截取文件，指定长度后的部分将被删除
 * channel.force(true);//强制内存数据flush到硬盘
 */

 SocketChannel

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。

从SocketChannel读取数据，写入数据

SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();

//如果设置非阻塞模式，就可以在异步模式下调用connect(), read() 和write()了。可以进一步和Selector配合。之后章节会涉及
//socketChannel.configureBlocking(false);

//这个需要127.0.0.1的9999端口有进程在监听了，之后会将用ServerSocketChannel监听端口，做服务端
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999)); 
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); 

//剩下的读写都可以参考fileChannel

//非阻塞模式时候可以如下等待
//while(! socketChannel.finishConnect() ){
    //wait, or do something else...
//}

//读取数据
int bytesRead = socketChannel.read(buf);
System.out.println(bytesRead);

//写入数据
String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());

buf.flip();

while(buf.hasRemaining()) {
    channel.write(buf);
}

ServerSocketChannel

 Java NIO中的 ServerSocketChannel 是一个可以监听新进来的TCP连接的通道, 就像标准IO中的ServerSocket一样。

阻塞监听模式

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));

while(true){
    SocketChannel socketChannel =
            serverSocketChannel.accept(); //会一直阻塞到有新连接到达
    System.out.println("a request receive!");

    //do something with socketChannel...
}

非阻塞模式

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);//设置成非阻塞模式

while(true){
    SocketChannel socketChannel =
            serverSocketChannel.accept(); //没有请求会返回null
    
    if(socketChannel != null){
        System.out.println("a request receive!");
    }
  
}

Java NIO DatagramChannel

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。

UDP服务端，监听9999端口

DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();

//DatagramChannel可以在UDP端口9999上接收数据包
channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

buf.clear();

//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

while(true) {
　　channel.receive(buf);
　　System.out.println(buf);
　　buf.clear();
}

UDP客户端，发送数据到服务端

DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());
buf.flip();

int bytesSent = channel.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));

运行服务端后，运行2次客户端，服务端输出

java.nio.HeapByteBuffer[pos=43 lim=48 cap=48]
java.nio.HeapByteBuffer[pos=43 lim=48 cap=48]

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。

Pipe原理图：

向管道写数据，从管道读数据，这边方便起见就用一个线程读写管道。其实可以用一个线程写管道，另外一个线程读管道，只要他们共享这个pipe对象就行

/*
 * 管道是2个线程之间的单向数据连接
 */
public static void main(String[] args) throws IOException {
    //创建管道
    Pipe pipe = Pipe.open();
    Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
    String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
    buf.clear();
    buf.put(newData.getBytes());

    buf.flip();

    //往sink Channel里写数据
    while(buf.hasRemaining()) {
        sinkChannel.write(buf);
    }
    
    //可以往source Channel读数据
    Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();

    buf.clear();
    int bytesRead = sourceChannel.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
    System.out.println("bytesRead:"+bytesRead);
}