JAVA NIO中的Channels和Buffers

前言

Channels和Buffers是JAVA NIO里面比较重要的两个概念，NIO正是基于Channels和Buffers进行数据操作，且数据总是从Channels读取到Buffers，或者从Buffers写入到Channels。

通道(Channel)

NIO中的通道与IO中的流类似，不过流是单向的，而通道是双向的。例如InputStream、OutputStream等都是单向的，一个流只能进行读数据或写数据；而FileChannel、SocketChannel等是双向的，既可以从中读数据，也可以写数据。

通道与流的区别如下：

• 通道是双向的，可读可写，而流是单向的，只能读或只能写；
• 通道中的数据是跟Buffer进行交互的，但在面向流的I/O中，数据是直接读/写到流中的；
• NIO可以异步读写数据；

以FileChannel为例，如下：

FileChannel

FileChannel是文件写入/读取相关的通道；

产生FileChannel的方式：

• 从FileOutputStream中获取；
• 从RandomAccessFile中获取；
• 从FileInputStream中获取；

下面举个例子，分别从FileOutputStream、RandomAccessFile、FileInputStream中获取文件通道，进行相关写入/读取操作；

package com.pichen.io;

import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.io.*;

public class GetChannel {
    private static final int BSIZE = 1024;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建文件输出字节流
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data.txt");
        //得到文件通道
        FileChannel fc = fos.getChannel();
        //往通道写入ByteBuffer
        fc.write(ByteBuffer.wrap("Some text ".getBytes()));
        //关闭流
        fos.close();

        //随机访问文件
        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("data.txt", "rw");
        //得到文件通道
        fc = raf.getChannel();
        //设置通道的文件位置 为末尾
        fc.position(fc.size()); 
        //往通道写入ByteBuffer
        fc.write(ByteBuffer.wrap("Some more".getBytes()));
        //关闭
        raf.close();
        
        //创建文件输入流
        FileInputStream fs = new FileInputStream("data.txt");
        //得到文件通道
        fc = fs.getChannel();
        //分配ByteBuffer空间大小
        ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(BSIZE);
        //从通道中读取ByteBuffer
        fc.read(buff);
        //调用此方法为一系列通道写入或相对获取 操作做好准备
        buff.flip();
        //从ByteBuffer从依次读取字节并打印
        while (buff.hasRemaining()){
            System.out.print((char) buff.get());
        }
        fs.close();
    }
} 

再举个文件复制的例子，有两种方式：

• 打开一个FileChannel用于读，另一个用于写;
• 直接调用transferTo或者transferFrom方法传输通道之间的数据;

如下代码示例：

package com.pichen.io;

import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.io.*;

public class ChannelCopy {
    private static final int BSIZE = 1024;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //获取文件输入输出字节流
        FileInputStream fis = new FileInputStream("C:\test.jpg");
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("C:\test_copy.jpg");
        
        //从文件输入输出字节流中获取通道
        FileChannel fci = fis.getChannel();
        FileChannel fco = fos.getChannel();
        //分配ByteBuffer空间大小
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(BSIZE);
        
        //第一种种数据拷贝方式，直接往输入通道写数据
        while (fci.read(buffer) != -1) {
            //为写入操作做准备
            buffer.flip(); 
            //往输出通道写入buffer
            fco.write(buffer);
            //清空buffer，重置内部指针
            buffer.clear(); 
        }
        
        //第二种数据拷贝方式，利用transferTo或者transferFrom方式
        FileOutputStream fos2 = new FileOutputStream("C:\test_copy2.jpg");
        FileChannel fco2 = fos.getChannel();
        fci.transferTo(0, fci.size(), fco2);
        
        
        fis.close();
        fos.close();
        fos2.close();
    }
}

缓冲区(Buffer)

buffer用于与通道进行交互，举个例子如下，这里以ByteBuffer为例；

package com.pichen.io;

import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.io.*;

public class GetChannel {
    private static final int BSIZE = 1024;

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        // 随机访问文件
        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("C:\data.txt", "rw");
        // 得到文件通道
        FileChannel fc = raf.getChannel();

        ByteBuffer bf = ByteBuffer.allocate(BSIZE);

        int bytesRead = fc.read(bf); // read into buffer.
        while (bytesRead != -1) {
            // 通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式
            bf.flip();
            while (bf.hasRemaining()) {
                // 每次读取一个字节
                System.out.print((char) bf.get());

            }

            // 清空缓存，准备往缓存写数据
            bf.clear();
            bytesRead = fc.read(bf);
        }

        // 关闭
        raf.close();
    }
}

Buffer基本方法

• flip方法：从buffer读数据之前调用，从写模式切换到读模式；
• clear：往buffer写数据之前调用，全部清除；
• compact：往buffer写数据之前调用，只清除已读取的数据，新写入的数据会添加到未读数据末尾；

Buffer基本属性

• capacity：buffer空间大小；
• position：读写数据时的指针，指向当前位置；
• limit：读数据时，表示当前可读数据的大小；写数据时，即buffer大小=capacity；

Buffer的类型

• ByteBuffer
• MappedByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

Buffer中写数据

• 从Channel写到Buffer,调用通道的read(Buffer buffer)方法
• put()方法写到Buffer里，调用Buffer的put方法

Buffer中读取数据

• 从Buffer读取数据到Channel，调用通道的write(Buffer buffer)方法
• 使用get()方法从Buffer中读取数据,调用Buffer的get方法

参考：http://ifeve.com/java-nio-all/