NIO之FileChannel类的理解和使用

文章链接：http://blog.csdn.net/qq_16628781/article/details/70532307

知识点：

1. FileChannel类及方法理解；
2. 普通输入输出流复制文件；
3. FileChannel复制文件；
4. 新名词记录：{MappedByteBuffer：文件映射在内存的直接换成字节数据；FileLock：代表文件的锁；ByteBuffer：缓存对象}

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概述

对于文件的复制，平时我们都是使用输入输出流进行操作，利用源文件创建出一个输入流，然后利用目标文件创建出一个输出流，最后将输入流的数据读取写入到输出流中。这样也是可以进行操作的。但是利用fileChannel是很有用的一个方式。它能直接连接输入输出流的文件通道，将数据直接写入到目标文件中去。而且效率更高。

FileChannel类

FileChannel是一个用读写，映射和操作一个文件的通道。出了读写操作之外，还有裁剪特定大小文件truncate()，强制在内存中的数据刷新到硬盘中去force()，对通道上锁lock()等功能。

他们的使用分别如下面代码：

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
//读取1024字节内容到byteBuffer钟
fileChannelInput.read(byteBuffer);

解释：上面代码首先创建一个1024大小的缓冲对象，然后在输入通道中读取1024大小数据，放入到缓冲对象中。

byteBuffer.clear();
byteBuffer.put("需要写入的数据".getBytes());
//类似于flush()函数功能，将buffer里面的数据刷新出去
byteBuffer.flip();
//检查是否还有数据未写入
while (byteBuffer.hasRemaining()) fileChannelOutput.write(byteBuffer);

解释：上面的代码是将一段字符串写入到输出文件通道中，因为写入的时候并不保证能一次性写入到文件中，所以需要进行判断是否全部写入，如果没有需要再次调用写入函数操作

//获取文件通道位置
fileChannelInput.position();
fileChannelInput.size();
//截取内容
fileChannelInput.truncate(1024);
//强制刷新数据到硬盘
fileChannelInput.force(true);

解释：上面的代码是获取文件通道的位置和大小。truncate()方法是截取1024大小的数据，指定长度后面的部分将被删除。以及将数据强制刷新到硬盘中，因为系统会将数据先保存在内存中，不保证数据会立即写入到硬盘中，所以有这个需求，就可以直接强制数据写入内存中。

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使用

说那么多可能没用，我们还是直接来看看分别使用两种方法进行文件复制的对比。

首先是普通的输入输出流进行复制文件：

/**
     * 普通的文件复制方法
     *
     * @param fromFile 源文件
     * @param toFile   目标文件
     * @throws FileNotFoundException 未找到文件异常
     */
    public void fileCopyNormal(File fromFile, File toFile) throws FileNotFoundException {
        InputStream inputStream = null;
        OutputStream outputStream = null;
        try {
            inputStream = new BufferedInputStream(new FileInputStream(fromFile));
            outputStream = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(toFile));
            byte[] bytes = new byte[1024];
            int i;
            //读取到输入流数据，然后写入到输出流中去，实现复制
            while ((i = inputStream.read(bytes)) != -1) {
                outputStream.write(bytes, 0, i);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (inputStream != null)
                    inputStream.close();
                if (outputStream != null)
                    outputStream.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

在上面的代码中，传入源文件和目标文件两个参数，然后根据两个文件，分别出具输入输出流，然后将输入流的数据读取，并且写入输出流中，就完成了文件的复制操作。

下面再看一下利用fileChannel进行文件的复制操作。

/**
     * 用filechannel进行文件复制
     *
     * @param fromFile 源文件
     * @param toFile   目标文件
     */
    public void fileCopyWithFileChannel(File fromFile, File toFile) {
        FileInputStream fileInputStream = null;
        FileOutputStream fileOutputStream = null;
        FileChannel fileChannelInput = null;
        FileChannel fileChannelOutput = null;
        try {
            fileInputStream = new FileInputStream(fromFile);
            fileOutputStream = new FileOutputStream(toFile);
            //得到fileInputStream的文件通道
            fileChannelInput = fileInputStream.getChannel();
            //得到fileOutputStream的文件通道
            fileChannelOutput = fileOutputStream.getChannel();
            //将fileChannelInput通道的数据，写入到fileChannelOutput通道
            fileChannelInput.transferTo(0, fileChannelInput.size(), fileChannelOutput);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            try {
                if (fileInputStream != null)
                    fileInputStream.close();
                if (fileChannelInput != null)
                    fileChannelInput.close();
                if (fileOutputStream != null)
                    fileOutputStream.close();
                if (fileChannelOutput != null)
                    fileChannelOutput.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

上面代码中，也是先分别创建了两个文件的输入输出流，然后在分别获取到两个文件的文件通道，然后将源文件的文件通道直接和目标文件的文件通道进行连接，直接将数据写入到目标文件中区。不需要进行分别的读取和写入操作了。

运行代码之后，复制一个文件，对比两种复制方法，发现利用filechannel使用的时间比普通的读取输入时间缩短了将近一半。尤其是在进行大文件复制的时候，filechannel显得更加有优势。

public static void main(String[] args) {
        try {
            long begintime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(begintime);
//            fileCopyNormal(new File("f:\CentOS-7-x86_64-DVD-1511.iso"), new File("g:\tttttt.iso"));
            fileCopyWithFileChannel(new File("f:\CentOS-7-x86_64-DVD-1511.iso"), new File("g:\tttttt.iso"));
            long endtime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println(endtime);
            System.out.println(TimeUnit.MILLISECONDS.toMinutes(endtime-begintime));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

CentOS-7-x86_64-DVD-1511.iso是一个4.03G大小的镜像文件，可以看到两次复制时间正好相差一倍：

1517725850901
1517726016732
2

1517726138039
1517726215647
1

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文件加锁

JDK1.4引入了文件加锁机制。它允许我们同步访问某个作为共享资源的文件。不过，竞争同一文件的两个线程可能在不同的Java虚拟机上，或者一个是Java线程，另一个是操作系统中的其他的某个本地线程。文件加锁对其他的操作系统进程是可见的，因为Java的文件加锁直接映射到了本地操作系统的枷锁工具。

      通过对FileChannel调用tryLock()或者lock()，就可以获得整个文件的FileLock。其中tryLock()是非阻塞式的，它设法获得锁，如果不能获得（其他的一些进程已经持有相同的锁，并且不共享），它将直接从方法调用返回。lock()则是阻塞式的，它要阻塞进程直至锁可以获得，或者调用lock()的线程中断（就是自己先挂掉了），或调用lock()的通道关闭。使用FileLock.release()可以释放锁。 

FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File("lock.tct"));

FileLock fl = fos.getChannel().tryLock();

if(fl!=null) {

    XXXX//各种文件操作

    fl.release(); //释放锁

}

fos.close();

也可以通过如下方法对文件的一部分上锁

 tryLock(long pos , long size , boolean shared) 
 lock(long pos , long size , boolean shared) 
//加锁的区域由size-position决定。第三个参数指定是否是共享锁

        无参数的加锁方法将根据文件尺寸的变化而变化，而固定尺寸的锁不随文件尺寸的变化而变化。如果你在某一区域上加锁了，那么当文件增大的时候，加锁区域还是那个区域，多出的区域不会被锁定。而无参数的时候，是对整个文件进行加锁，文件变大后，也是对整个文件进行加锁。

更多文件锁的知识：JAVA NIO 文件锁FileLock

总结

这里我们了解了FileChannel类，知道了它所具有的特点和功能，那么我们就可以好好的使用它了。尤其是在我们复制文件的时候，可以更好的利用这个类，可以提高效率，也可以防止出现oom等其它情况。

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