5. 彤哥说netty系列之Java NIO核心组件之Channel

朱雀 2023-06-18 10:55 83阅读 0赞

![nio][]

你好，我是彤哥，本篇是netty系列的第五篇。

# 简介 #

上一章我们一起学习了如何使用Java原生NIO实现群聊系统，这章我们一起来看看Java NIO的核心组件之一——Channel。

# 思维转变 #

首先，我想说的最重要的一个点是，学习NIO思维一定要从BIO那种一个连接一个线程的模式转变成多个连接（Channel）共用一个线程来处理的这种思维。

![nio][nio 1]

![nio][nio 2]

> 1个Connection = 1个Socket = 1个Channel，这几个概念可以看作是等价的，都表示一个连接，只不过是用在不同的场景中。

如果单从阻塞/非阻塞的角度来看的话，IO可以分成两大类，一类是Blocking IO，一类是Non-blocking IO，像IO五种模型中的后四种其实都可以看作是非阻塞型IO，只是各自使用的手段不相同罢了。

在Java中，我们说的非阻塞IO或者说NIO（New IO）主要是指多路复用IO，底层可以使用select/poll/epoll等技术实现。

另外，在Java1.7的时候引入了NIO2，这个主要是指异步IO模型，也就是我们常说的AIO，底层完全使用异步回调的方式来实现。

但是，由于AIO这项技术在linux操作系统上还不太成熟，所以我们通常也不会说太多关于这方面的内容。

在后面我们学习Netty的时候会再次讲到这三种IO模型，可以看到Netty是完全支持三种IO的，但是它把OIO（BIO）和AIO都给deprecated了，也进一步说明了AIO的不成熟性。

好了，扯了一下思维转变的问题，下面正式进入今天的内容——**Java NIO核心组件之Channel**。

# Channel #

## 概念 ##

我们先来看看Java中对于Channel的定义，位于java.nio.channels.Channel类的注释上：

> A nexus for I/O operations.
> 
> 本文来源工从号彤哥读源码
> 
> 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操作的一种连接。

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

第二句，Channel代表到实体的开放连接，这个实体可以是硬件，文件，网络套接字，或者程序组件，并且可以执行一个或多个不同的IO操作，例如，读或写。

简单点讲，Channel就是实体与实体之间的连接，比如，操作文件可以使用FileChannel，操作网络可以使用SocketChannel等。

## 与流的区别 ##

BIO是面向流（Stream）编程的，流又分成InputStream和OutputStream，那么Channel和Stream有什么区别呢？

*  Channel可以同时支持读和写，而Stream只能支持单向的读或写（所以分成InputStream和OutputStream）
 *  Channel支持异步读写，Stream通常只支持同步
 *  Channel总是读向（read into）Buffer，或者写自（write from）Buffer（有点绕，以Channel为中心，从Channel中读出数据到Buffer，从Buffer中往Channel写入数据）

![nio][nio 3]

## 实现方式 ##

下面列举了JDK中比较重要的实现方式：

*  FileChannel：操作文件
 *  DatagramChannel：UDP协议支持
 *  SocketChannel：TCP协议支持
 *  ServerSocketChannel：监听TCP协议Accept事件，之后创建SocketChannel

## 例子 ##

public class FileChannelTest {
        public static void main(String[] args) throws IOException {
            // 从文件获取一个FileChannel
            FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile("D:\\object.txt", "rw").getChannel();
            // 声明一个Byte类型的Buffer
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
            // 将FileChannel中的数据读出到buffer中，-1表示读取完毕
            // buffer默认为写模式，本文来源工从号彤哥读源码
            // read()方法是相对channel而言的，相对buffer就是写
            while ((fileChannel.read(buffer)) != -1) {
                // buffer切换为读模式
                buffer.flip();
                // buffer中是否有未读数据
                while (buffer.hasRemaining()) {
                    // 未读数据的长度
                    int remain = buffer.remaining();
                    // 声明一个字节数组
                    byte[] bytes = new byte[remain];
                    // 将buffer中数据读出到字节数组中
                    buffer.get(bytes);
                    // 打印出来
                    System.out.println(new String(bytes, StandardCharsets.UTF_8));
                }
                // 清空buffer，为下一次写入数据做准备
                // clear()会将buffer再次切换为写模式
                buffer.clear();
            }
        }
    }

可以看到，Channel与Buffer是息息相关的。注意这里的读写方法，调用者是谁就以谁为核心，channel.read()就表示从channel读出数据，buffer.get()就表示从buffer读出数据，这跟传统编程的角度不太一样的地方。

# 总结 #

今天我们学习了Java NIO核心组件之Channel，它与传统BIO中的流很类似但又有所区别，且经常与Buffer联合起来使用，Buffer又是什么呢？请听下回分解。

# 参考 #

挺不错的一个网站：

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

最后，也欢迎来我的工从号**彤哥读源码**系统地学习**源码&架构**的知识。

![nio][nio 4]

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