Netty进阶基础篇之NIO Channel篇（4）

时间  2019-11-16
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一、Channel概念

通道（Channel）：用于源节点与目标节点的链接。在 Java NIO 中负责缓冲区中数据的传输。Channel 自己不存储数据，所以须要配合缓冲区进行传输数组

二、 Channel主要实现的类

      |--FileChannel                    本地io
      |--SocketChannel          TCP网络io
      |--ServerSocketChannel TCP网络io
      |--DatagramChannel      UDP网络io网络

三、 获取通道

3.1 Java 针对支持通道的类提供了 getChannel() 方法

本地 IO：FileInputStream、FileOutputStream、 RandomAccessFileapp

网络IO：Socket、ServerSocket、DatagramSocketdom

//利用通道完成文件的复制（非直接缓冲区）
@Test
public void test1(){
   long start = System.currentTimeMillis();
   
   FileInputStream fis = null;
   FileOutputStream fos = null;
   //①获取通道
   FileChannel inChannel = null;
   FileChannel outChannel = null;
   try {
      fis = new FileInputStream("/Users/tentsuuhou/Desktop/01.mp4");
      fos = new FileOutputStream("/Users/tentsuuhou/Desktop/09.mp4");
      
      inChannel = fis.getChannel();
      outChannel = fos.getChannel();
      
      //②分配指定大小的缓冲区
      ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
      
      //③将通道中的数据存入缓冲区中
      while(inChannel.read(buf) != -1){
         buf.flip(); //切换读取数据的模式
         //④将缓冲区中的数据写入通道中
         outChannel.write(buf);
         buf.clear(); //清空缓冲区
      }
   } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
   } finally {
      if(outChannel != null){
         try {
            outChannel.close();
         } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
      
      if(inChannel != null){
         try {
            inChannel.close();
         } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
      
      if(fos != null){
         try {
            fos.close();
         } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
      
      if(fis != null){
         try {
            fis.close();
         } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
         }
      }
   }
   
   long end = System.currentTimeMillis();
   System.out.println("耗费时间为：" + (end - start));
}

我用的是mac系统，01.mp4视频25M左右，第一次复制时间1024ms，而后覆盖从新执行，大概左右在683ms，若是能够，你们能够试试1G以上的视频，看看须要多久工具

3.二、在 JDK 1.7 中的 NIO.2 针对各个通道提供了静态方法 open()

//使用直接缓冲区完成文件的复制(内存映射文件)
@Test
public void test2(){
   long start = System.currentTimeMillis();

   FileChannel inChannel = null;
   FileChannel outChannel= null;

   try {
      inChannel  = FileChannel.open(Paths.get("/Users/tentsuuhou/Desktop/01.mp4"), StandardOpenOption.READ);
      outChannel = FileChannel.open(Paths.get("/Users/tentsuuhou/Desktop/08.mp4"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);

      //内存映射文件
      MappedByteBuffer inMappedBuf  = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());
      MappedByteBuffer outMappedBuf = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());

      //直接对缓冲区进行数据的读写操做
      byte[] dst = new byte[inMappedBuf.limit()];
      inMappedBuf.get(dst);
      outMappedBuf.put(dst);
   } catch (IOException e){
      e.printStackTrace();
   } finally {
      try {
         inChannel.close();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }

      try {
         outChannel.close();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
   
   long end = System.currentTimeMillis();
   System.out.println("耗费时间为：" + (end - start));
}

第一次：371ms，第二次104ms，证实直接缓冲区比间接缓冲区效率搞了不少。编码

3.三、在 JDK 1.7 中的 NIO.2 的 Files 工具类的 newByteChannel()

直接字节缓冲区还能够经过FileChannel的map()方法将文件区域直接映射到内存中来建立。该方法返回 MappedByteBuffer 。Java 平台的实现有助于经过 JNI 从本机代码建立直接字节缓冲区。若是以上这些缓冲区 中的某个缓冲区实例指的是不可访问的内存区域，则试图访问该区域不会更改该缓冲区的内容，而且将会在 访问期间或稍后的某个时间致使抛出不肯定的异常。spa

@Test
public void test7(){
   long start = System.currentTimeMillis();

   FileChannel in  = null;
   FileChannel out = null;

   try {
      in  = (FileChannel) Files.newByteChannel(Paths.get("/Users/tentsuuhou/Desktop/01.mp4"),StandardOpenOption.READ);
      out = (FileChannel) Files.newByteChannel(Paths.get("/Users/tentsuuhou/Desktop/07.mp4"),StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);

      MappedByteBuffer inMap  = in.map(MapMode.READ_ONLY,0,in.size());
      MappedByteBuffer outMap = out.map(MapMode.READ_WRITE,0,in.size());
      byte[] bytes = new byte[inMap.limit()];
      //直接对缓冲区进行数据的读写操做
      inMap.get(bytes);
      outMap.put(bytes);

   } catch (IOException i){
      i.printStackTrace();
   } finally {

      try {
         in.close();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }

      try {
         out.close();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }

   long end   = System.currentTimeMillis();
   System.out.println(end-start);
}

一样使用的是直接缓冲区，速度和上面基本一致，只不过这个是用newByteChannel() 方法建立通道。code

四、通道之间的数据传输

4.1 transferFrom()视频

4.2 transferTo()blog

//通道之间的数据传输(直接缓冲区)
@Test
public void test3(){
   FileChannel inChannel  = null;
   FileChannel outChannel = null;

   try {
      inChannel  = FileChannel.open(Paths.get("/Users/tentsuuhou/Desktop/01.mp4"), StandardOpenOption.READ);
      outChannel = FileChannel.open(Paths.get("/Users/tentsuuhou/Desktop/06.mp4"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE);

      //使用下面transferTo 或者 transferFrom 均可以达到目的
          //inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);
      outChannel.transferFrom(inChannel, 0, inChannel.size());
   } catch (IOException e){
      e.printStackTrace();
   } finally {
      try {
         inChannel.close();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
      try {
         outChannel.close();
      } catch (IOException e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

五、分散(Scatter)与汇集(Gather)

5.1 分散读取（Scattering Reads）：将通道中的数据分散到多个缓冲区中

5.2 汇集写入（Gathering Writes）：将多个缓冲区中的数据汇集到通道中

//分散和汇集
@Test
public void test4() throws IOException{
   RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("1.txt", "rw");
   
   //1. 获取通道
   FileChannel channel1 = raf1.getChannel();
   
   //2. 分配指定大小的缓冲区
   ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(100);
   ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(1024);
   
   //3. 分散读取
   ByteBuffer[] bufs = {buf1, buf2};
   channel1.read(bufs);
   
   for (ByteBuffer byteBuffer : bufs) {
      byteBuffer.flip();
   }
   
   System.out.println(new String(bufs[0].array(), 0, bufs[0].limit()));
   System.out.println("-----------------");
   System.out.println(new String(bufs[1].array(), 0, bufs[1].limit()));
   
   //4. 汇集写入
   RandomAccessFile raf2 = new RandomAccessFile("2.txt", "rw");
   FileChannel channel2 = raf2.getChannel();
   
   channel2.write(bufs);
}

没有什么效率的问题，只是记住有这么一个功能就行了

六、字符集：Charset

6.1 编码：字符串 -> 字节数组

6.2 解码：字节数组 -> 字符串

//字符集
@Test
public void test6() throws IOException{
   Charset cs1 = Charset.forName("utf-8");
   
   //获取编码器
   CharsetEncoder ce = cs1.newEncoder();
   
   //获取解码器
   CharsetDecoder cd = cs1.newDecoder();
   
   CharBuffer cBuf = CharBuffer.allocate(1024);
   cBuf.put("我爱开源中国，做者MuJiuTian！");
   cBuf.flip();
   
   //编码
   ByteBuffer bBuf = ce.encode(cBuf);
   
   for (int i = 0; i < 36; i++) {
      System.out.println(bBuf.get());
   }
   
   //解码
   bBuf.flip();
   CharBuffer cBuf2 = cd.decode(bBuf);
   System.out.println(cBuf2.toString());
   
   System.out.println("------------------------------------------------------");
   
   Charset cs2 = Charset.forName("utf-8");
   bBuf.flip();
   CharBuffer cBuf3 = cs2.decode(bBuf);
   System.out.println(cBuf3.toString());
}
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