Java NIO 學習筆記（六）----異步文件通道 AsynchronousFileChannel

目錄：
Java NIO 學習筆記（一）----概述，Channel/Buffer
Java NIO 學習筆記（二）----彙集和分散，通道到通道
Java NIO 學習筆記（三）----Selector
Java NIO 學習筆記（四）----文件通道和網絡通道
Java NIO 學習筆記（五）----路徑、文件和管道 Path/Files/Pipe
Java NIO 學習筆記（六）----異步文件通道 AsynchronousFileChannel
Java NIO 學習筆記（七）----NIO/IO 的對比和總結

AsynchronousFileChannel 異步文件通道

在 Java 7 中，AsynchronousFileChannel 已添加到 Java NIO 中，它能夠異步讀取數據並將數據寫入文件。先說明，異步和阻塞/非阻塞沒有關係，下面簡單介紹一下相關概念：

1. 阻塞是線程的一個狀態，線程發起任務請求而後一直等，直到到任務完成再把結果返回，若是任務未完成當前線程會被掛起。
2. 非阻塞是發起任務請求以後先立刻返回去作別的事，而後再時不時主動查看任務請求是否被完成。（輪詢）
3. 同步是同時只能有一個線程處理某個對象或者操做，例如一個線程佔用了一個對象，其餘線程若是要訪問此對象，則須要等以前得線程操做完成返回，相關概念有同步方法、同步代碼塊、對象鎖。
4. 異步是若是完成任務時，遇到一個耗時操做（或者對象已經被別的線程佔用了），不等待而是去作其餘事情，也不主動查看是否完成，而是等耗時操做完成，發通知再叫線程回來處理結果，常見的例子就是 Ajax ，相關概念有回調函數等。

通常異步都是和非阻塞組合使用的。

建立 AsynchronousFileChannel

經過其靜態方法 open() 建立 AsynchronousFileChannel ，下面是一個示例：

Path path = Paths.get("D:\\test\\input.txt");

AsynchronousFileChannel fileChannel = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);

// 做爲對比，普通的 FileChannel 是這樣打開的：
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("D:\\test\\input.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

open() 方法的第一個參數是指向 AsynchronousFileChannel 要關聯的文件的 Path 實例。第二個參數是可選的，能夠是一個或多個打開選項，這些選項告訴 AsynchronousFileChannel 在底層文件上執行什麼操做。在這個例子中，咱們使用了 StandardOpenOption.READ，這意味着該文件將被打開以供閱讀。

讀取數據

能夠經過兩種方式從 AsynchronousFileChannel 讀取數據，都是調用 read() 方法之一完成的。

Future<Integer> read(ByteBuffer dst, long position);

<A> void read(ByteBuffer dst,
                                  long position,
                                  A attachment,
                                  CompletionHandler<Integer,? super A> handler);

經過 Future 讀取數據

Future 是 Java 多線程方面的內容，後面我會再繼續學習多線程的知識，這裏先稍微瞭解，帶過。
首先這個 Futrue 類有什麼用？咱們知道多線程編程的時候，通常使用 Runable ，重寫 run() 方法，而後調用線程對象的 start() 方法，重點就在 run() 方法的返回值是 void ，那若是咱們須要線程執行完成後返回結果怎麼辦，Future 就能夠解決這個問題。

從 AsynchronousFileChannel 讀取數據的第一種方法是調用 read() 方法，該方法返回 Future ：

Future<Integer> operation = fileChannel.read(buffer, 0);

此版本的 read() 方法將 ByteBuffer 做爲第一個參數。 從 AsynchronousFileChannel 讀取的數據被讀入此 ByteBuffer ，第二個參數指定文件中要開始讀取的字節位置。

即便讀取操做還沒有完成，read() 方法也會當即返回，能夠經過調用 read() 方法返回的 Future 實例的 isDone() 方法來檢查讀取操做什麼時候完成。這是一個示例：

Path path = Paths.get("D:\\test\\input.txt");
AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
long position = 0;
Future<Integer> operation = channel.read(buffer, position);

while (!operation.isDone()) ;

buffer.flip();
System.out.println(new String(buffer.array()));

此示例建立一個 AsynchronousFileChannel ，而後建立一個 ByteBuffer ，它做爲參數傳遞給 read() 方法，而且位置爲 0 ，在調用 read() 以後，循環調用 Future 的 isDone() 方法直到返回 true。 固然，這不是一個很是有效的 CPU 使用，可是這裏須要等待讀取操做完成。讀取操做完成後，將數據讀入 ByteBuffer 並輸出。

經過 CompletionHandler 讀取數據

從 AsynchronousFileChannel 讀取數據的第二種方法是調用以 CompletionHandler 做爲參數的 read() 方法版本，其第二個參數 position 可指定從什麼位置開始讀取。 如下是調用此 read() 方法的示例：

Path path = Paths.get("D:\\test\\input.txt");
AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(path);

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
channel.read(buffer, 0, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
    @Override
    public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
        System.out.println("result: " + result);
        attachment.flip();
        System.out.println(new String(attachment.array()));
        attachment.clear();
    }

    @Override
    public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
        System.out.println("failed");
    }
});

一旦讀取操做完成，將調用 CompletionHandler 的 completed() 方法，completed() 方法的第一個參數是 Integer 類型，表示讀取了多少字節，attachment 對應 read() 方法的第三個參數。 在這個例子中也是 ByteBuffer，數據也被讀入其中。 能夠自由選擇要附加的對象。若是讀取操做失敗，則將調用 CompletionHandler 的 failed() 方法。

寫入數據

和讀取數據相似，也能夠經過 AsynchronousFileChannel 對象的 2 種方法寫入數據：

Future<Integer> write(ByteBuffer src, long position);

<A> void write(ByteBuffer src,
                                   long position,
                                   A attachment,
                                   CompletionHandler<Integer,? super A> handler);

具體的操做請參考讀取數據，這裏不展開了。