05、Netty 源码解析 - 通道Channel

一、基本介绍

1、NIO 的通道类似于流，但有些区别如下：

• 通道可以同时进行读写，而流只能读或者只能写
• 通道可以实现异步读写数据
• 通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲

2、BIO 中的 stream 是单向的，例如 FileInputStream 对象只能进行读取数据的操作，而 NIO 中的通道（Channel）是双向的，可以读操作，也可以写操作。

3、Channel 在 NIO 中是一个接口
public interface Channel extends Closeable

4、常用的 Channel 类有：FileChannel、DatagramChannel、ServerSocketChannel 和 SocketChannel

5、FileChannel 用于文件的数据读写，DatagramChannel 用于 UDP 的数据读写，ServerSocketChannel 和 SocketChannel 用于 TCP 的数据读写。

二、常用方法

2.1 FileChannel 类

FileChannel 主要用来对本地文件进行 IO 操作，常见的方法有：

三、应用案例

3.1 本地文件写数据

案例要求

1、使用 ByteBuffer（缓冲）和 FileChannel（通道），将"Hello,World!"，写入到 file01.txt 中
2、文件不存在就创建
3、代码演示

public class NIOFileChannel01 {

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

        String str = "Hello,World!";

        // 创建一个输出流->channel
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\\file01.txt");

        // 通过 fileOutputStream 获取对应的 FileChannel
        // 这个 fileChannel 真实类型是 FileChannelImpl
        FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel();

        // 创建一个缓冲区 ByteBuffer
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        // 将 str 放入到 byteBuffer
        byteBuffer.put(str.getBytes());

        // 对 byteBuffer 进行反转（flip）
        byteBuffer.flip();

        // 将 byteBuffer 数据写入到 fileChannel
        fileChannel.write(byteBuffer);
        fileOutputStream.close();
    }
    
}

3.2 本地文件读数据

案例要求

1、使用 ByteBuffer（缓冲）和 Channel（通道），将 file01.txt 中的数据读入到程序，并显示在控制台
2、假定文件已经存在
3、代码演示

public class NIOFileChannel02 {

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

        // 创建文件的输入流
        File file = new File("d:\\file01.txt");
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);

        // 通过 fileInputStream 获取对应的 FileChannel->FileChannelImpl
        FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();

        // 创建缓冲区
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate((int)file.length());

        // 将通道的数据读入到 byteBuffer 中
        fileChannel.read(byteBuffer);

        // 将 byteBuffer 中的字节数据转成字符串
        System.out.println(new String(byteBuffer.array()));

        fileInputStream.close();
    }

}

3.3 使用一个 Buffer 完成文件读取

案例要求

1、使用 FileChannel（通道）和 方法 read、write，完成文件的拷贝
2、拷贝一个文本文件 1.txt，放在项目下即可 2.txt
3、全程只使用一个 Buffer

4、代码演示

public class NIOFileChannel03 {

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

        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("1.txt");
        FileChannel fileChannel01 = fileInputStream.getChannel();

        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("2.txt");
        FileChannel fileChannel02 = fileOutputStream.getChannel();

        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);

        while (true){ // 循环读取

            // 这里有一个重要的操作，一定不要忘了
            /*public final Buffer clear() {
                position = 0;
                limit = capacity;
                mark = -1;
                return this;
            }*/
            byteBuffer.clear(); // 清空 buffer

            int read = fileChannel01.read(byteBuffer);
            System.out.println("read =" + read);
            System.out.println(new String(byteBuffer.array()));

            if(read == -1){ // 表示读取完毕
                break;
            }

            // 将 buffer 中的数据写入到 fileChannel02 --> 2.txt
            byteBuffer.flip();
            fileChannel02.write(byteBuffer);
        }

        // 关闭流
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }

}

3.4 使用transferFrom拷贝文件

案例要求

1、使用 FileChannel（通道）和 方法 transferFrom，完成文件的拷贝
2、拷贝一张图片
3、代码演示

public class NIOFileChannel04 {

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

        // 创建相关流
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("d:\\a.jpg");
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\\a2.jpg");

        // 获取各个流对应的filechannel
        FileChannel sourceCh = fileInputStream.getChannel();
        FileChannel destCh = fileOutputStream.getChannel();

        // 使用 transferFrom 完成拷贝
        destCh.transferFrom(sourceCh,0,sourceCh.size());

        // 关闭通道和流
        sourceCh.close();
        destCh.close();
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }

}