查看“关于NIO”的源代码

[[category:Java]]

== 关于 ==
Java NIO，即“'''New I/O'''”<s>（另一说“'''No-Blocking I/O'''”）</s>：采用'''内存映射文件'''的方式来处理输入输出：NIO将文件或文件的一段区域映射到内存中，这样就可以像访问内存一样访问文件了。
*（相关内容：[http://tutorials.jenkov.com/java-nio/index.html?spm=a2c6h.12873639.0.0.3e1ba7fdKRM8ja Java NIO Tutorial]，网上资料大多来自于此）
* 此 NIO，意为'''Java的“New IO API”'''，而非“No-Blocking I/O”模型。

=== 与 IO ===
NIO与标准IO不同：'''NIO支持面向缓冲区的、基于通道的IO操作'''，以更加高效的方式进行文件的读写操作。
*（“旧”的I/O包已经使用NIO重新实现过，“即使我们不显式的使用NIO编程，也能从中受益”）
*（NIO子系统不会取代java.io包中可用的基于流的I/O类）

{| class="wikitable"
! IO !! NIO
|-
| 面向流（Stream Oritented）
| 面向缓冲区（Buffer Oritented）
|-
| 阻塞IO（Blocking IO）
| 非阻塞IO（None Blocking IO）
|-
| 无
| 选择器（Selecters）
|}

=== NIO 包 ===
从JDK1.4开始提供的一系列改进的输入/输出处理，这些类都被放在java.nio包及子包下：
:[[File:java.nio相关包.png|300px]]
{| class="wikitable"
! 包名称 !! 使用/目的
|-
| java.nio || NIO系统的顶级包，NIO系统封装了各种类型的缓冲区。
|-
| java.nio.charset || 封装了字符集，并且还支持分别将字符转换为字节和字节到编码器和解码器的操作。
|-
| java.nio.charset.spi || 用于支持字符集服务提供者
|-
| java.nio.channels || 支持通道，这些通道本质上是打开I/O连接。
|-
| java.nio.channels.spi || 用于支持频道的服务提供者
|-
| java.nio.file || 提供对文件的支持
|-
| java.nio.file.spi || 用于支持文件系统的服务提供者
|-
| java.nio.file.attribute || 用于提供对文件属性的支持
|}

===（为什么学习NIO）===
IO操作往往在两个场景下会用到：
# 文件I/O
# 网络I/O：NIO的优势体现；

==【IO：同步、异步，阻塞、非阻塞】==
* 见：
** '''“[[关于：5种I/O模型]]”'''
** '''“[[关于：Java网络IO编程（BIO、NIO、AIO）]]”'''

== NIO 组件 ==
NIO中的所有I/O都是通过一个通道开始的。数据总是从缓冲区写入通道，并从通道读取到缓冲区：
# 从通道读取：创建一个缓冲区，然后请求通道读取数据；
#: [[File:NIO：数据读取.png|400px]]
# 通道写入：创建一个缓冲区，填充数据，并要求通道写入数据；
#: [[File:NIO：数据写入.png|400px]]

Java NIO 由以下几个核心部分组成：
* “'''Buffer'''”
* “'''Channel'''”
* “'''Selector'''”

=== Channel ===
通道，是用于在实体和字节缓冲区之间有效传输数据的介质。它从一个实体读取数据，并将其放在缓冲区块中以供消费。
Java NIO Channel 不同于流：
# 既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道；但流的读写通常是单向的。
# 通道可以异步地读写。
# 通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。


“java.nio.channels”类的层次结构：
: [[File:java.nio.channels类的层次结构.png|400px]]
: [[File:Java NIO：Channel类结构.png|800px]]
其中顶层接口：
<syntaxhighlight lang="java">
package java.nio.channels;

import java.io.IOException;
import java.io.Closeable;

public interface Channel extends Closeable {
    // 检查通道是否打开
    public boolean isOpen();
    // 关闭通道
    public void close() throws IOException;

}
</syntaxhighlight>
Java NIO中，主要使用的通道如下：
# “'''FileChannel'''”：从文件中读写数据；
# “'''DatagramChannel'''”：通过UDP读写网络中的数据；
# “'''SocketChannel'''”：通过TCP读写网络中的数据；
# “'''ServerSocketChannel'''”：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；


示例：
<syntaxhighlight lang="java">
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buf);
while (bytesRead != -1) 
{
   System.out.println("Read " + bytesRead);
   buf.flip();

   while(buf.hasRemaining())
   {
      System.out.print((char) buf.get());
   }
   buf.clear();
   bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();
</syntaxhighlight>

=== Buffer ===
Java NIO中的Buffer用于和NIO通道进行交互：
: 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。
: [[File:java.nio.Buffer类结构.png|300px]]
: [[File:Java NIO：Buffer类结构.png|800px]]
在Java NIO中使用的核心缓冲区如下：
* '''ByteBuffer'''
* MappedByteBuffer
* CharBuffer
* DoubleBuffer
* FloatBuffer
* IntBuffer
* LongBuffer
* ShortBuffer

==== capacity、position和limit ====
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。<br/>
为了理解Buffer的工作原理，需要熟悉它的三个属性：
# '''capacity'''：容量；
# '''position'''：读写位置，即下一个值将在此进行读写；
## 写模式：初始的position值为0，最大可为capacity-1；
## 读模式：当将Buffer从写模式切换到读模式，position会被重置为0；
# '''limit'''：界限，即超过它进行读写是没有意义的；
## 写模式：limit等于Buffer的capacity。
## 读模式：当切换Buffer到读模式时，limit会被设置成写模式下的position值（已写入数据位置）；
* 不管Buffer处在什么模式，“capacity”的含义总是一样的；
: [[File:capacity、position和limit.png|400px]]

==== 基本用法 ====
使用Buffer读写数据，遵循以下四个步骤：
# 写入数据到Buffer；   // 向buffer写入数据时，buffer会记录下写了多少数据
# 调用“'''flip()'''”方法；   // 通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式
# 从Buffer中读取数据；   // 读模式下，可以读取之前写入到buffer的所有数据
# 调用“'''clear()'''”方法或者“'''compact()'''”方法；   // 读完所有数据，就清空缓冲区让它可以再次被写入：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

<syntaxhighlight lang="java">
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

//create buffer with capacity of 48 bytes
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
while (bytesRead != -1) {
   buf.flip();  //make buffer ready for read
   while(buf.hasRemaining())
   {
      System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time
   }
   buf.clear(); //make buffer ready for writing
   bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();
</syntaxhighlight>

# Buffer的分配：
#: <syntaxhighlight lang="java">
// 分配48字节capacity的ByteBuffer
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
// 分配一个可存储1024个字符的CharBuffer
CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);
</syntaxhighlight>
# 向Buffer中写数据：
## 从Channel写到Buffer：
##: <syntaxhighlight lang="java">
int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
</syntaxhighlight>
## 通过Buffer的“put()”方法写到Buffer里：
##: <syntaxhighlight lang="java">
buf.put(127);
</syntaxhighlight>
##* “'''put()'''”方法有很多版本，允许以不同的方式把数据写入到Buffer中；
# 从Buffer中读取数据：
## 从Buffer读取数据到Channel：
##: <syntaxhighlight lang="java">
int bytesWritten = inChannel.write(buf); // read from buffer into channel.
</syntaxhighlight>
## 使用“get()”方法从Buffer中读取数据：
##: <syntaxhighlight lang="java">
byte aByte = buf.get();
</syntaxhighlight>
##* “get”方法有很多版本，允许以不同的方式从Buffer中读取数据；

==== 常用方法 ====
* “'''flip()'''”：准备读入：
*: 即，将“position”设回0，并将“limit”设置成之前“position”的值。
* “'''rewind()'''”：准备重新读入：
*: 即，将“position”设回0，所以你可以重读Buffer中的所有数据。“limit”保持不变，仍然表示能从Buffer中读取多少个元素（byte、char等）。
* “'''clear()'''”与“'''compact()'''”：准备写入：
*# “clear()”：“position”将被设回0，“limit”被设置成 capacity的值。（Buffer被清空了，但Buffer中的数据并未清除，只是这些标记告诉我们可以从哪里开始往Buffer里写数据）
*#* '''Buffer中未读数据将“被遗忘”。'''
*# “compact()”：将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处。然后将position设到最后一个未读元素正后面。limit属性依然像clear()方法一样，设置成capacity。
*#* '''不会覆盖未读的数据。'''
* “'''mark()'''”与“'''reset()'''”：
*: 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。
* “'''equals()'''”与“'''compareTo()'''”：比较两个Buffer：（剩余元素是从 position到limit之间的元素）
*# “equals()”：当满足下列条件时，表示两个Buffer相等：（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）
*## 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。
*# “compareTo()”：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)。

=== Selector ===
Selector（选择器）是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道，并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。简而言之：“'''<big>使用单个线程处理多个通道</big>'''”。
:[[File:NIO：Selector.png|300px]]
* 这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接。【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。（事实上，可以只用一个线程处理所有的通道）】
*:（但是，现代的操作系统和CPU在多任务方面表现的越来越好，多线程的开销也变得越来越小了。实际上，如果一个CPU有多个内核，不使用多任务可能是在浪费CPU能力）

==== 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'''：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：
*: <syntaxhighlight lang="java">
int interestSet = selectionKey.interestOps();
</syntaxhighlight>
*: 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：
*: <syntaxhighlight lang="java">
boolean isInterestedInAccept = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT；
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;
</syntaxhighlight>
* '''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：
*: <syntaxhighlight lang="java">
int readySet = selectionKey.readyOps();
</syntaxhighlight>
*: 也可以使用以下四个方法，检测channel中什么事件或操作已经就绪，它们都会返回一个布尔类型：
*: <syntaxhighlight lang="java">
selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();
</syntaxhighlight>
* '''Channel'''：
*: 从SelectionKey访问Channel：
*: <syntaxhighlight lang="java">
Channel channel = selectionKey.channel();
</syntaxhighlight>
* '''Selector'''：
*: 从SelectionKey访问Selector：
*: <syntaxhighlight lang="java">
Selector selector = selectionKey.selector();
</syntaxhighlight>
* 附加的对象（可选）：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：
*: <syntaxhighlight lang="java">
selectionKey.attach(theObject);
Object attachedObj = selectionKey.attachment();
</syntaxhighlight>
*: 还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：
*: <syntaxhighlight lang="java">
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);
</syntaxhighlight>

==== Selector使用 ====
# '''Selector的创建'''：通过调用“Selector.open()”方法创建一个Selector：
#: <syntaxhighlight lang="java">
Selector selector = Selector.open();
</syntaxhighlight>
# '''向Selector注册通道'''：通过“SelectableChannel.register()”方法来实现：
#: 为了将Channel和Selector配合使用，必须将channel注册到selector上。
#: <syntaxhighlight lang="java">
channel.configureBlocking(false);   // 与Selector一起使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。
SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);
</syntaxhighlight>
#* 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'''—对应“SelectionKey”常量—'''SelectionKey.OP_CONNECT'''
#** '''Accept'''—对应“SelectionKey”常量—'''SelectionKey.OP_ACCEPT'''
#** '''Read'''—对应“SelectionKey”常量—'''SelectionKey.OP_READ'''
#** '''Write'''—对应“SelectionKey”常量—'''SelectionKey.OP_WRITE'''
#*: 通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪：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”。
#*: 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：
#*: <syntaxhighlight lang="java">
int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;
</syntaxhighlight>
# '''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：
#* “int select()”：阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。
#* “int select(long timeout)”：和select()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)。
#* “int selectNow()”：不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回。（如果自从前一次选择操作后，没有通道变成可选择的，则此方法直接返回零）
#*: 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()'''”：'''获取就绪通道'''
#*: 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：
#*: <syntaxhighlight lang="java">
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
</syntaxhighlight>
#*: 当像Selector注册Channel时，“Channel.register()”方法会返回一个“'''SelectionKey'''”对象（这个对象代表了注册到该Selector的通道）。可以通过SelectionKey的“'''selectedKeySet()'''”方法访问这些对象，遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。如下：
#*: <syntaxhighlight lang="java">
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();   // 

Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if(key.isAcceptable()) {
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
    } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.
    } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading
    } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
    }
    keyIterator.remove();
}
</syntaxhighlight>
#*: 这个循环遍历已选择键集中的每个键，并检测各个键所对应的通道的就绪事件。
#** '''注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()调用。'''Selector不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。必须在处理完通道时自己移除。下次该通道变成就绪时，Selector会再次将其放入已选择键集中。
#** '''“SelectionKey.channel()”方法返回的通道需要转型成你要处理的类型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。'''
# “'''wakeUp()'''”：
#: 某个线程调用“select()”方法后阻塞了，即使没有通道已经就绪，也有办法让其从“select()”方法返回。只要让其它线程在第一个线程调用“select()”方法的那个对象上调用“'''Selector.wakeup()'''”方法即可。阻塞在“select()”方法上的线程会立马返回。
#* 如果有其它线程调用了wakeup()方法，但当前没有线程阻塞在select()方法上，下个调用select()方法的线程会立即“醒来（wake up）”。
# “'''close()'''”：
#: 用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector，且使注册到该Selector上的所有SelectionKey实例无效。通道本身并不会关闭。

==== 示例 ====
打开一个Selector，注册一个通道注册到这个Selector上(通道的初始化过程略去),然后持续监控这个Selector的四种事件（接受，连接，读，写）是否就绪：
<syntaxhighlight lang="java">
Selector selector = Selector.open();
channel.configureBlocking(false);   // 与Selector一起使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while(true) 
{
    int readyChannels = selector.select();
    if(readyChannels == 0) continue;
    
    Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
    Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
    while(keyIterator.hasNext()) 
    {
        SelectionKey key = keyIterator.next();
        if(key.isAcceptable()) {
            // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
        } else if (key.isConnectable()) {
            // a connection was established with a remote server.
        } else if (key.isReadable()) {
            // a channel is ready for reading
        } else if (key.isWritable()) {
            // a channel is ready for writing
        }
        keyIterator.remove();
    }
}
</syntaxhighlight>

另：
<syntaxhighlight lang="java">
package com.yiibai;

import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.io.IOException;
import java.util.Set;
import java.util.Iterator;
import java.net.InetSocketAddress;

public class SelectorExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // Get the selector
        Selector selector = Selector.open();
        System.out.println("Selector is open for making connection: " + selector.isOpen());
        
        // Get the server socket channel and register using selector
        ServerSocketChannel SS = ServerSocketChannel.open();
        InetSocketAddress hostAddress = new InetSocketAddress("localhost", 8080);
        SS.bind(hostAddress);
        SS.configureBlocking(false);
        
        int ops = SS.validOps();
        SelectionKey selectKy = SS.register(selector, ops, null);
        for (;;) {
            System.out.println("Waiting for the select operation...");
            int noOfKeys = selector.select();
            System.out.println("The Number of selected keys are: " + noOfKeys);
            Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator itr = selectedKeys.iterator();
            while (itr.hasNext()) {
                SelectionKey ky = (SelectionKey) itr.next();
                if (ky.isAcceptable()) {
                    // The new client connection is accepted
                    SocketChannel client = SS.accept();
                    client.configureBlocking(false);
                    // The new connection is added to a selector
                    client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                    System.out.println("The new connection is accepted from the client: " + client);
                } else if (ky.isReadable()) {
                    // Data is read from the client
                    SocketChannel client = (SocketChannel) ky.channel();
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(256);
                    client.read(buffer);
                    String output = new String(buffer.array()).trim();
                    System.out.println("Message read from client: " + output);
                    if (output.equals("Bye Bye")) {
                        client.close();
                        System.out.println("The Client messages are complete; close the session.");
                    }
                }
                itr.remove();
            } // end of while loop
        } // end of for loop
    }
}
</syntaxhighlight>

== Scatter / Gather ==
“scatter/gather”：用于描述“从Channel中读取”或者“写入到Channel”的操作：
# 分散（scatter）读取：将从Channel中读取的数据“分散（scatter）”到多个Buffer中；
#: [[File:Java NIO：Scattering Read.png|300px]]
#: <syntaxhighlight lang="java">
ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);

ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };

channel.read(bufferArray);
</syntaxhighlight>
#: 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。
#* '''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）。
# 聚集（gather）写入：将多个Buffer中的数据“聚集（gather）”后发送到Channel；
#: [[File:Java NIO：Gathering Write.png|300px]]
#: <syntaxhighlight lang="java">
ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);

//write data into buffers

ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };

channel.write(bufferArray);
</syntaxhighlight>
#: 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。
#: 与Scattering Reads相反，Gathering Writes能较好的处理动态消息。【？？？】

== Channel to Channel Transfers ==
在Java NIO中，如果两个通道中有一个是“'''FileChannel'''”，则可以直接将数据从一个channel传输到另外一个channel。
# “'''FileChannel.transferTo()'''”：将数据从FileChannel传输到其他的channel中；
#: <syntaxhighlight lang="java">
RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");
FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();

RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");
FileChannel toChannel = toFile.getChannel();

long position = 0;
long count = fromChannel.size();

fromChannel.transferTo(position, count, toChannel);
</syntaxhighlight>
#* 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。
# “'''FileChannel.transferFrom()'''”：将数据从源通道传输到FileChannel中；
#: <syntaxhighlight lang="java">
RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");
FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();

RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");
FileChannel toChannel = toFile.getChannel();

long position = 0;
long count = fromChannel.size();

toChannel.transferFrom(position, count, fromChannel);
</syntaxhighlight>
#* SocketChannel会一直传输数据直到目标buffer被填满。

== 常用Channel ==
=== FileChannel ===
FileChannel是一个连接到文件的通道。可以通过文件通道读写文件。
* FileChannel无法设置为非阻塞模式，它总是运行在阻塞模式下。
# '''打开FileChannel'''：
#: 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
#: <syntaxhighlight lang="java">
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
</syntaxhighlight>
# '''从FileChannel读取数据'''：
#: 调用多个read()方法之一从FileChannel中读取数据。
#: <syntaxhighlight lang="java">
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
int bytesRead = inChannel.read(buf);
</syntaxhighlight>
# '''向FileChannel写数据'''：
#: 调用write()方法向FileChannel中写入数据。
#* 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。
#: <syntaxhighlight lang="java">
String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

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

buf.flip();

while(buf.hasRemaining()) {
	channel.write(buf);
}
</syntaxhighlight>
# '''关闭FileChannel'''：
#: 用完FileChannel后必须将其关闭。
#: <syntaxhighlight lang="java">
channel.close();
</syntaxhighlight>


方法：
# “'''position()'''”：通过调用“position()”方法获取FileChannel的当前位置；通过调用“position(long pos)”方法设置FileChannel的当前位置。
#: <syntaxhighlight lang="java">
long pos = channel.position();   // 获取位置
channel.position(pos +123);   // 设置位置
</syntaxhighlight>
# “'''size()'''”：返回该实例所关联文件的大小。
#: <syntaxhighlight lang="java">
long fileSize = channel.size();
</syntaxhighlight>
# “'''truncate()'''”：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。
#: <syntaxhighlight lang="java">
channel.truncate(1024);   // 截取文件的前1024个字节
</syntaxhighlight>
# “'''force()'''”：将通道里尚未写入磁盘的数据强制写到磁盘上。
#: （出于性能方面的考虑，操作系统会将数据缓存在内存中，所以无法保证写入到FileChannel里的数据一定会即时写到磁盘上。要保证这一点，需要调用force()方法。）
#: 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。
#: <syntaxhighlight lang="java">
channel.force(true);
</syntaxhighlight>

=== DatagramChannel ===
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。
# '''打开 DatagramChannel'''：
#: <syntaxhighlight lang="java">
DatagramChannel channel = DatagramChannel.open();
channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
</syntaxhighlight>
# '''接收数据'''：通过receive()方法从DatagramChannel接收数据。
#* 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。
#: <syntaxhighlight lang="java">
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
channel.receive(buf);
</syntaxhighlight>
# '''发送数据'''：通过send()方法从DatagramChannel发送数据。
#* 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。
#: <syntaxhighlight lang="java">
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("jenkov.com", 80));
</syntaxhighlight>
#: 以上例子：发送一串字符到”jenkov.com”服务器的UDP端口80，但因为服务端并没有监控这个端口，所以什么也不会发生。
# '''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。
#: <syntaxhighlight lang="java">
channel.connect(new InetSocketAddress("jenkov.com", 80));
</syntaxhighlight>
#: 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。
#: <syntaxhighlight lang="java">
int bytesRead = channel.read(buf);
int bytesWritten = channel.write(but);
</syntaxhighlight>

=== SocketChannel ===
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。


# '''打开 SocketChannel'''：
#: <syntaxhighlight lang="java">
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com", 80));
</syntaxhighlight>
# '''关闭 SocketChannel'''：
#: <syntaxhighlight lang="java">
socketChannel.close();
</syntaxhighlight>
# '''从 SocketChannel 读取数据'''：调用read()方法之一
## 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）。
#: <syntaxhighlight lang="java">
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
int bytesRead = socketChannel.read(buf);
</syntaxhighlight>
# '''写入 SocketChannel'''：调用write()方法
#: <syntaxhighlight lang="java">
String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

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

buf.flip();

while(buf.hasRemaining()) {
    channel.write(buf);
}
</syntaxhighlight>
#* 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。

==== 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。

# '''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。如下：
#: <syntaxhighlight lang="java">
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("http://jenkov.com", 80));

while(!socketChannel.finishConnect() ){
    //wait, or do something else...
}
</syntaxhighlight>
# '''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()。
# '''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。

* 非阻塞模式与选择器：
*: '''非阻塞模式与选择器（Selector）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。Selector与SocketChannel的搭配使用会在后面详讲。

=== 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。<br/>
如：<syntaxhighlight lang="java">
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

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

while(true)
{
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
    // do something with socketChannel...
}
</syntaxhighlight>


# '''打开 ServerSocketChannel'''：通过调用 ServerSocketChannel.open() 方法来打开ServerSocketChannel；
#: <syntaxhighlight lang="java">
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
</syntaxhighlight>
# '''关闭 ServerSocketChannel'''：通过调用 ServerSocketChannel.close() 方法来关闭ServerSocketChannel；
#: <syntaxhighlight lang="java">
serverSocketChannel.close();
</syntaxhighlight>
# '''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）
#: <syntaxhighlight lang="java">
while(true)
{
    SocketChannel socketChannel =
            serverSocketChannel.accept();

    //do something with socketChannel...
}
</syntaxhighlight>

==== 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：
<syntaxhighlight lang="java">
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

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

while(true)
{
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

    if(socketChannel != null)
    {
        //do something with socketChannel...
    }
}
</syntaxhighlight>

== Java NIO非阻塞式服务器 ==
【见：[http://www.hechaku.com/Java_NIO/Java_NIOfeizusaishifuwuqi.html W3C：Java NIO中文版 的 Java NIO非阻塞式服务器]】

== 其他 ==
=== Path ===
【见：[[核心技术Ⅱ：I/O#Path]]】

=== Files ===
【见：[[核心技术Ⅱ：I/O#Files]]】

=== Pipe ===
Java NIO 管道是两个'''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。'''
:[[File:Pipe原理的图示.png|400px]]

# '''创建管道'''：通过“Pipe.open()”方法打开管道；
#: <syntaxhighlight lang="java">
Pipe pipe = Pipe.open();
</syntaxhighlight>
# '''向管道写数据'''：
## 要向管道写数据，需要访问sink通道“'''SinkChannel'''”；
##: <syntaxhighlight lang="java">
Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
</syntaxhighlight>
## 通过调用“SinkChannel”的“write()”方法，将数据写入SinkChannel：
##: <syntaxhighlight lang="java">
String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());

buf.flip();

while(buf.hasRemaining()) 
{
    sinkChannel.write(buf);
}
</syntaxhighlight>
# '''从管道读取数据'''：
## 从读取管道的数据，需要访问source通道“'''SourceChannel'''”：
##: <syntaxhighlight lang="java">
Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();
</syntaxhighlight>
## 调用source通道的“read()”方法来读取数据：
##: <syntaxhighlight lang="java">
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = sourceChannel.read(buf);
</syntaxhighlight>

=== AsynchronousFileChannel ===
'''AsynchronousFileChannel'''可以<big>'''异步'''</big>读取数据和将数据写入文件。

# '''创建AsynchronousFileChannel'''：通过静态方法“open()”创建一个“AsynchronousFileChannel”：
#: <syntaxhighlight lang="java">
Path path = Paths.get("data/test.xml");
AsynchronousFileChannel fileChannel = AsynchronousFileChannel.open(path，StandardOpenOption.READ);
</syntaxhighlight>
#: 第二个参数是一个或多个打开的选项：“StandardOpenOption.READ”用于读取而打开文件。【见：[[核心技术Ⅱ：I/O#复制、移动和删除文件]]】
# '''阅读数据'''：通过两种方式从“AsynchronousFileChannel”读取数据；
## '''通过“Future”读取数据'''：调用“read()”方法获得“Future”对象：
##* 即使读操作尚未完成，“read()”方法也会立即返回。
##: <syntaxhighlight lang="java">
AsynchronousFileChannel fileChannel = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
long position = 0;

Future<Integer> operation = fileChannel.read(buffer, position);

while(!operation.isDone());

buffer.flip();
byte[] data = new byte[buffer.limit()];
buffer.get(data);
System.out.println(new String(data));
buffer.clear();
</syntaxhighlight>
## '''通过“CompletionHandler”读取数据'''：
##: <syntaxhighlight lang="java">
fileChannel.read(buffer, position, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
    @Override
    public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
        System.out.println("result = " + result);

        attachment.flip();
        byte[] data = new byte[attachment.limit()];
        attachment.get(data);
        System.out.println(new String(data));
        attachment.clear();
    }

    @Override
    public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {

    }
});
</syntaxhighlight>
# '''写入数据'''：通过两种方式将数据写入“AsynchronousFileChannel”：
#* 确认path指向一个存在的路径：
#*: <syntaxhighlight lang="java">
if(!Files.exists(path)){
    Files.createFile(path);
}
</syntaxhighlight>
## '''通过“Future”写入数据'''：
##: <syntaxhighlight lang="java">
Path path = Paths.get("data/test-write.txt");
if(!Files.exists(path)){
    Files.createFile(path);
}
AsynchronousFileChannel fileChannel = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.WRITE);

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
long position = 0;

buffer.put("test data".getBytes());
buffer.flip();

Future<Integer> operation = fileChannel.write(buffer, position);
buffer.clear();

while(!operation.isDone());

System.out.println("Write done");
</syntaxhighlight>
## '''通过“CompletionHandler”写入数据'''：
##: <syntaxhighlight lang="java">
Path path = Paths.get("data/test-write.txt");
if(!Files.exists(path)){
    Files.createFile(path);
}
AsynchronousFileChannel fileChannel = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.WRITE);

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
long position = 0;

buffer.put("test data".getBytes());
buffer.flip();

fileChannel.write(buffer, position, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {

    @Override
    public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
        System.out.println("bytes written: " + result);
    }

    @Override
    public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
        System.out.println("Write failed");
        exc.printStackTrace();
    }
});
</syntaxhighlight>