NIO之FileChannel解读

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基本概述

FileChannel 类可以实现常用的 read，write 以及 scatter/gather 操作，同时它也提 供了很多专用于文件的新方法。这些方法中的许多都是我们所熟悉的文件操作。

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下面是一个使用 FileChannel 读取数据到 Buffer 中的示例 ：

RandomAccessFile既可以读取文件内容，也可以向文件输出数据。同时RandomAccessFile支持“随机访问”的方式，程序快可以直接跳转到文件的任意地方来读写数据。

public class FileChannelDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        RandomAccessFile aFile = new
                RandomAccessFile("d:\\atguigu\\01.txt", "rw");
        FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
        int bytesRead = inChannel.read(buf);
        while (bytesRead != -1) {
            System.out.println("读取： " + bytesRead);
            buf.flip();
            while (buf.hasRemaining()) {
                System.out.print((char) buf.get());
            }
            buf.clear();
            bytesRead = inChannel.read(buf);
        }
        aFile.close();
        System.out.println("操作结束");
    }
}

Buffer 通常的操作

将数据写入缓冲区

调用 buffer.flip() 反转读写模式

从缓冲区读取数据

调用 buffer.clear() 或 buffer.compact() 清除缓冲区内容 

打开 FileChannel

在使用 FileChannel 之前，必须先打开它。但是，我们无法直接打开一个 FileChannel，需要通过使用一个 InputStream、OutputStream 或 RandomAccessFile 来获取一个 FileChannel 实例。下面是通过 RandomAccessFile 打开 FileChannel 的示例：

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("d:\\atguigu\\01.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

从 FileChannel 读取数据 

调用多个 read()方法之一从 FileChannel 中读取数据。如：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
int bytesRead = inChannel.read(buf);

首先，分配一个 Buffer。从 FileChannel 中读取的数据将被读到 Buffer 中。然后，调 用 FileChannel.read()方法。该方法将数据从 FileChannel 读取到 Buffer 中。read() 方法返回的 int 值表示了有多少字节被读到了 Buffer 中。如果返回-1，表示到了文件 末尾。

向 FileChannel 写数据

使用 FileChannel.write()方法向 FileChannel 写数据，该方法的参数是一个 Buffer。

public class FileChannelDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        RandomAccessFile aFile = new
                RandomAccessFile("d:\\atguigu\\01.txt", "rw");
        FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
        String newData = "New String to write to file..." +
                System.currentTimeMillis();
        ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(48);
        buf1.clear();
        buf1.put(newData.getBytes());
        buf1.flip();

        while (buf1.hasRemaining()) {
            inChannel.write(buf1);
        }
        inChannel.close();
    }
}

 注意 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。

关闭 FileChannel

用完 FileChannel 后必须将其关闭。如：

inChannel.close();

FileChannel 的 position 方法 

有时可能需要在 FileChannel 的某个特定位置进行数据的读/写操作。可以通过调用 position()方法获取 FileChannel 的当前位置。也可以通过调用 position(long pos)方 法设置 FileChannel 的当前位置。

这里有两个例子:
long pos = channel.position();
channel.position(pos +123);

 如果将位置设置在文件结束符之后，然后试图从文件通道中读取数据，读方法将返回- 1 （文件结束标志）。

如果将位置设置在文件结束符之后，然后向通道中写数据，文件将撑大到当前位置并 写入数据。这可能导致“文件空洞”，磁盘上物理文件中写入的数据间有空隙。

FileChannel 的 size 方法

FileChannel 实例的 size()方法将返回该实例所关联文件的大小。如:

long fileSize = channel.size();

FileChannel 的 truncate 方法 

可以使用 FileChannel.truncate()方法截取一个文件。截取文件时，文件将中指定长度 后面的部分将被删除。如：

channel.truncate(1024);

这个例子截取文件的前 1024 个字节。

FileChannel 的 force 方法

FileChannel.force()方法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。

FileChannel 的 transferTo 和 transferFrom 方法

通道之间的数据传输：

如果两个通道中有一个是 FileChannel，那你可以直接将数据从一个 channel 传输到 另外一个 channel。

（1）transferFrom()方法

FileChannel 的 transferFrom()方法可以将数据从源通道传输到 FileChannel 中（译 者注：这个方法在 JDK 文档中的解释为将字节从给定的可读取字节通道传输到此通道 的文件中）。下面是一个 FileChannel 完成文件间的复制的例子：

public class FileChannelWrite {
    public static void main(String args[]) throws Exception {
        RandomAccessFile aFile = new
                RandomAccessFile("d:\\atguigu\\01.txt", "rw");
        FileChannel fromChannel = aFile.getChannel();
        RandomAccessFile bFile = new
                RandomAccessFile("d:\\atguigu\\02.txt", "rw");
        FileChannel toChannel = bFile.getChannel();
        long position = 0;
        long count = fromChannel.size();
        toChannel.transferFrom(fromChannel, position, count);
        aFile.close();
        bFile.close();
        System.out.println("over!");
    }
}

方法的输入参数 position 表示从 position 处开始向目标文件写入数据，count 表示最 多传输的字节数。如果源通道的剩余空间小于 count 个字节，则所传输的字节数要小 于请求的字节数。此外要注意，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。 

（2）transferTo()方法

transferTo()方法将数据从 FileChannel 传输到其他的 channel 中。

Scatter/Gather

Java NIO 开始支持 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）从 Channel 中读取是指在读操作时将读取的数据写入多个 buffer 中。 因此，Channel 将从 Channel 中读取的数据“分散（scatter）”到多个 Buffer 中。

聚集（gather）写入 Channel 是指在写操作时将多个 buffer 的数据写入同一个 Channel，因此，Channel 将多个 Buffer 中的数据“聚集（gather）”后发送到 Channel。

scatter / gather 经常用于需要将传输的数据分开处理的场合，例如传输一个由消息头 和消息体组成的消息，你可能会将消息体和消息头分散到不同的 buffer 中，这样你可 以方便的处理消息头和消息体。

Scattering Reads

Scattering Reads 是指数据从一个 channel 读取到多个 buffer 中。如下图描述：

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ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
channel.read(bufferArray);

注意 buffer 首先被插入到数组，然后再将数组作为 channel.read() 的输入参数。 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(译者注：消息大小不固定)。换句话说，如果存在消息头和消息体， 消息头必须完成填充（例如 128byte），Scattering Reads 才能正常工作。

Gathering Writes 

Gathering Writes 是指数据从多个 buffer 写入到同一个 channel。如下图描述：

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ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
//write data into buffers
ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
channel.write(bufferArray);

buffers 数组是 write()方法的入参，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。因此，如果 一个 buffer 的容量为 128byte，但是仅仅包含 58byte 的数据，那么这 58byte 的数 据将被写入到 channel 中。因此与 Scattering Reads 相反，Gathering Writes 能较 好的处理动态消息。 

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