5. 彤哥說netty系列之Java NIO核心組件之Channel

你好，我是彤哥，本篇是netty系列的第五篇。

簡介

上一章咱們一塊兒學習瞭如何使用Java原生NIO實現羣聊系統，這章咱們一塊兒來看看Java NIO的核心組件之一——Channel。

思惟轉變

首先，我想說的最重要的一個點是，學習NIO思惟必定要從BIO那種一個鏈接一個線程的模式轉變成多個鏈接（Channel）共用一個線程來處理的這種思惟。

> 1個Connection = 1個Socket = 1個Channel，這幾個概念能夠看做是等價的，都表示一個鏈接，只不過是用在不一樣的場景中。

若是單從阻塞/非阻塞的角度來看的話，IO能夠分紅兩大類，一類是Blocking IO，一類是Non-blocking IO，像IO五種模型中的後四種其實均可以看做是非阻塞型IO，只是各自使用的手段不相同罷了。

在Java中，咱們說的非阻塞IO或者說NIO（New IO）主要是指多路複用IO，底層可使用select/poll/epoll等技術實現。

另外，在Java1.7的時候引入了NIO2，這個主要是指異步IO模型，也就是咱們常說的AIO，底層徹底使用異步回調的方式來實現。

可是，因爲AIO這項技術在linux操做系統上還不太成熟，因此咱們一般也不會說太多關於這方面的內容。

在後面咱們學習Netty的時候會再次講到這三種IO模型，能夠看到Netty是徹底支持三種IO的，可是它把OIO（BIO）和AIO都給deprecated了，也進一步說明了AIO的不成熟性。

好了，扯了一下思惟轉變的問題，下面正式進入今天的內容——Java NIO核心組件之Channel。

Channel

概念

咱們先來看看Java中對於Channel的定義，位於java.nio.channels.Channel類的註釋上：

> A nexus for I/O operations. > 本文來源工從號彤哥讀源碼 > A channel represents an open connection to an entity such as a hardware device, a file, a network socket, or a program component that is capable of performing one or more distinct I/O operations, for example reading or writing.

第一句，它是IO操做的一種鏈接。

> nexus, the means of connection between things linked in series.

第二句，Channel表明到實體的開放鏈接，這個實體能夠是硬件，文件，網絡套接字，或者程序組件，而且能夠執行一個或多個不一樣的IO操做，例如，讀或寫。

簡單點講，Channel就是實體與實體之間的鏈接，好比，操做文件可使用FileChannel，操做網絡可使用SocketChannel等。

與流的區別

BIO是面向流（Stream）編程的，流又分紅InputStream和OutputStream，那麼Channel和Stream有什麼區別呢？

• Channel能夠同時支持讀和寫，而Stream只能支持單向的讀或寫（因此分紅InputStream和OutputStream）

• Channel支持異步讀寫，Stream一般只支持同步

• Channel老是讀向（read into）Buffer，或者寫自（write from）Buffer（有點繞，以Channel爲中心，從Channel中讀出數據到Buffer，從Buffer中往Channel寫入數據）

實現方式

下面列舉了JDK中比較重要的實現方式：

• FileChannel：操做文件
• DatagramChannel：UDP協議支持
• SocketChannel：TCP協議支持
• ServerSocketChannel：監聽TCP協議Accept事件，以後建立SocketChannel

例子

public class FileChannelTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 從文件獲取一個FileChannel
        FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile("D:\\object.txt", "rw").getChannel();
        // 聲明一個Byte類型的Buffer
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
        // 將FileChannel中的數據讀出到buffer中，-1表示讀取完畢
        // buffer默認爲寫模式，本文來源工從號彤哥讀源碼
        // read()方法是相對channel而言的，相對buffer就是寫
        while ((fileChannel.read(buffer)) != -1) {
            // buffer切換爲讀模式
            buffer.flip();
            // buffer中是否有未讀數據
            while (buffer.hasRemaining()) {
                // 未讀數據的長度
                int remain = buffer.remaining();
                // 聲明一個字節數組
                byte[] bytes = new byte[remain];
                // 將buffer中數據讀出到字節數組中
                buffer.get(bytes);
                // 打印出來
                System.out.println(new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8));
            }
            // 清空buffer，爲下一次寫入數據作準備
            // clear()會將buffer再次切換爲寫模式
            buffer.clear();
        }
    }
}

能夠看到，Channel與Buffer是息息相關的。注意這裏的讀寫方法，調用者是誰就以誰爲核心，channel.read()就表示從channel讀出數據，buffer.get()就表示從buffer讀出數據，這跟傳統編程的角度不太同樣的地方。

總結

今天咱們學習了Java NIO核心組件之Channel，它與傳統BIO中的流很相似但又有所區別，且常常與Buffer聯合起來使用，Buffer又是什麼呢？請聽下回分解。

參考

挺不錯的一個網站：

http://tutorials.jenkov.com/java-nio/channels.html

最後，也歡迎來個人工從號彤哥讀源碼系統地學習源碼&架構的知識。