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JAVA NIO通道Channel与直接与非直接缓冲区详解
2018-03-13 11:09:37      个评论    来源:Dason_yu的博客  
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1. 通道

负责目标节点与源节点的连接;传输数据。

Java NIO 中负责缓冲区中数据的传输。Channel 本身不存储数据,因此需要配合缓冲区进行传输。

2.通道的主要实现类

java.nio.channels.Channel 接口:

|--FileChannel

|--SocketChannel

|--ServerSocketChannel

|--DatagramChannel

3.获取通道

① Java 针对支持通道的类提供了 getChannel() 方法

本地 IO:

FileInputStream/FileOutputStream

RandomAccessFile

网络IO:

Socket

ServerSocket

DatagramSocket

② 在 JDK 1.7 中的 NIO.2 针对各个通道提供了静态方法 open()。

③ 在 JDK 1.7 中的 NIO.2 的 Files 工具类的 newByteChannel()。

4. 直接缓冲区与非直接缓冲区

\

字节缓冲区要么是直接的,要么是非直接的。如果为直接字节缓冲区,则 Java 虚拟机会尽最大努力直接在此缓冲区上执行本机 I/O 操作。也就是说,在每次调用基础操作系统的一个本机 I/O 操作之前(或之后),虚拟机都会尽量避免将缓冲区的内容复制到中间缓冲区中(或从中间缓冲区中复制内容)。

直接字节缓冲区可以通过调用此类的 allocateDirect() 工厂方法来创建。此方法返回的缓冲区进行分配和取消分配所需成本通常高于非直接缓冲区。直接缓冲区的内容可以驻留在常规的垃圾回收堆之外,因此,它们对应用程序的内存需求量造成的影响可能并不明显。所以,建议将直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本机 I/O 操作影响的大型、持久的缓冲区。一般情况下,最好仅在直接缓冲区能在程序性能方面带来明显好处时分配它们。

直接字节缓冲区还可以通过 FileChannel 的 map() 方法 将文件区域直接映射到内存中来创建。该方法返回MappedByteBuffer 。Java 平台的实现有助于通过 JNI 从本机代码创建直接字节缓冲区。如果以上这些缓冲区中的某个缓冲区实例指的是不可访问的内存区域,则试图访问该区域不会更改该缓冲区的内容,并且将会在访问期间或稍后的某个时间导致抛出不确定的异常。

@Test    //利用通道完成文件的复制(非直接缓冲区)
public void test1(){//10874-10953
	long start = System.currentTimeMillis();
	
	FileInputStream fis = null;
	FileOutputStream fos = null;
	//①获取通道
	FileChannel inChannel = null;
	FileChannel outChannel = null;
	try {
		fis = new FileInputStream("d:/1.mkv");
		fos = new FileOutputStream("d:/2.mkv");
		
		inChannel = fis.getChannel();
		outChannel = fos.getChannel();
		
		//②分配指定大小的缓冲区
		ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
		
		//③将通道中的数据存入缓冲区中
		while(inChannel.read(buf) != -1){
			buf.flip(); //切换读取数据的模式
			//④将缓冲区中的数据写入通道中
			outChannel.write(buf);
			buf.clear(); //清空缓冲区
		}
	} catch (IOException e) {
		e.printStackTrace();
	} finally {
		if(outChannel != null){
			try {
				outChannel.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		
		if(inChannel != null){
			try {
				inChannel.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		
		if(fos != null){
			try {
				fos.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
		
		if(fis != null){
			try {
				fis.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	
	long end = System.currentTimeMillis();
	System.out.println("耗费时间为:" + (end - start));
	
}
//使用直接缓冲区完成文件的复制(内存映射文件)
@Test
public void test2() throws IOException{//2127-1902-1777
	long start = System.currentTimeMillis();
	
	FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/1.mkv"), StandardOpenOption.READ);
	FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/2.mkv"), 
			StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);
	
	//内存映射文件
	MappedByteBuffer inMappedBuf = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
	MappedByteBuffer outMappedBuf = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());
	
	//直接对缓冲区进行数据的读写操作
	byte[] dst = new byte[inMappedBuf.limit()];
	inMappedBuf.get(dst);
	outMappedBuf.put(dst);
	
	inChannel.close();
	outChannel.close();
	
	long end = System.currentTimeMillis();
	System.out.println("耗费时间为:" + (end - start));
}

5.通道之间的数据传输(直接缓冲区)

//通道之间的数据传输(直接缓冲区)
@Test
public void test3() throws IOException{
	FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/1.mkv"), StandardOpenOption.READ);
	FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("d:/2.mkv"), 
			StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);
	
//	inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);
	outChannel.transferFrom(inChannel, 0, inChannel.size());
	
	inChannel.close();
	outChannel.close();
}

6.分散(Scatter)与聚集(Gather)

分散读取(Scattering Reads):将通道中的数据分散到多个缓冲区中

聚集写入(Gathering Writes):将多个缓冲区中的数据聚集到通道中

//分散和聚集
@Test
public void test4() throws IOException{
	RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("1.txt", "rw");
	
	//1. 获取通道
	FileChannel channel1 = raf1.getChannel();
	
	//2. 分配指定大小的缓冲区
	ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(100);
	ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(1024);
	
	//3. 分散读取
	ByteBuffer[] bufs = {buf1, buf2};
	channel1.read(bufs);
	
	for (ByteBuffer byteBuffer : bufs) {
		byteBuffer.flip();
	}
	
	System.out.println(new String(bufs[0].array(), 0, bufs[0].limit()));
	System.out.println("-----------------");
	System.out.println(new String(bufs[1].array(), 0, bufs[1].limit()));
	
	//4. 聚集写入
	RandomAccessFile raf2 = new RandomAccessFile("2.txt", "rw");
	FileChannel channel2 = raf2.getChannel();
	
	channel2.write(bufs);
}
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