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Java 7新I/O特性解析

来源： IT168 作者： sevenleaf 2010-05-11/09:22

软件频道

编程学院

Javascript

精华文摘

正文

Java 7提供了一个新API访问文件系统，但除此之外，JSR 203(NIO.2)还包含其它很多新特性，这个新版本的确新增了很多改善I/O编程的类，本文将会介绍下面的新特性：

· SeekableByteChannel：随机访问通道;

· MulticastChannel：允许IP多播的通道;

· NetworkChannel：新的网络通道超级接口;

· 异步I/O API：新的API使I/O操作可以异步进行。

SeekableByteChannel

首先，Java 7包括新的ByteChannel – SeekableByteChannel，这个通道维护当前的位置，你可以读写该位置，并允许随机访问。使用这个类型的通道，你可以添加多个线程读/写在不同位置相同的线程。

SeekableByteChannel channel1 = Paths.get("Path to file").newByteChannel(); //Simply READ
SeekableByteChannel channel2 = Paths.get("Path to file").newByteChannel(StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE); //READ and WRITE

你可以使用下面这些方法操作位置和通道的大小。

· long position()：返回目前的位置;

· long size()：返回通道连接实体的当前大小，如通道连接的文件大小;

· position(long newPosition)：移动当前位置到某个地方;

· truncate(long size)：根据给定大小截断实体。

position()和truncate()方法简单地返回当前通道，允许链式调用。

现在FileChannel实现了新的接口，使用所有FileChannel你都可以实现随机访问，当然你可以用它读取一个文件：

SeekableByteChannel channel = null;
try {
    channel = Paths.get("Path to file").newByteChannel(StandardOpenOption.READ);
    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(4096);
    System.out.println("File size: " + channel.size());
    String encoding = System.getProperty("file.encoding");
    while (channel.read(buf) > 0) {
        buf.rewind();
        byte[] bytearr = new byte[bytebuff.remaining()];
        buf.get(bytearray);
        System.out.print(new String(bytearray));
        buf.flip();
        System.out.println("Current position : " + channel.position());
    }
} catch (IOException e) {
    System.out.println("Expection when reading : " + e.getMessage());
    e.printStackTrace();
} finally {
    if (sbc != null){
        channel.close();
    }
}

MulticastChannel

这个新的接口允许开启IP多播，因此你可以向一个完整的组发送和接收IP数据报。多播实现了直接绑定本地多播设备，这个接口是通过DatagramChannel和AsynchronousDatagramChannel实现的。

下面是从Javadoc中摘取的一个打开DatagramChannel t的简单示例：

NetworkInterface networkInterface = NetworkInterface.getByName("hme0");

DatagramChannel dc = DatagramChannel.open(StandardProtocolFamily.INET)
         .setOption(StandardSocketOption.SO_REUSEADDR, true)
         .bind(new InetSocketAddress(5000))
         .setOption(StandardSocketOption.IP_MULTICAST_IF, networkInterface);

InetAddress group = InetAddress.getByName("225.4.5.6");

MembershipKey key = dc.join(group, networkInterface);

你可以使用以前经常使用的DatagramChannel，但操作方式是多播了，因此你收到的是接口中所有的数据包，你发送的数据包会发到所有组。

NetworkChannel

现在所有网络通道都实现了新的NetworkChannel接口，你可以轻松绑定套接字管道，设置和查询套接字选项，此外，套接字选项也被扩展了，因此你可以使用操作系统特定的选项，对于高性能服务器这非常有用。

异步I/O

现在我们介绍最重要的新特性：异步I/O API，从它的名字我们就知道它有什么功能了，这个新的通道为套接字和文件提供了异步操作。

当然，所有操作都是非阻塞的，但对所有异步通道，你也可以执行阻塞操作，所有异步I/O操作都有下列两种形式中的一种：

· 第一个返回java.util.concurrent.Future，代表等待结果，你可以使用Future特性等待I/O操作结束;

· 第二个是使用CompletionHandler创建的，当操作结束时，如回调系统，调用这个处理程序。

下面是它们的一些例子，首先来看看使用Future的例子：

AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(Paths.get("Path to file"));
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(capacity);
Future result = channel.read(buffer, 100); //Read capacity bytes from the file starting at position 100
boolean done = result.isDone(); //Indicate if the result is already terminated

你也可以等待结束：

int bytesRead = result.get();

或等待超时：

int bytesRead = result.get(10, TimeUnit.SECONDS); //Wait at most 10 seconds on the result

再来看看使用CompletionHandler的例子：

Future result = channel.read(buffer, 100, null, new CompletionHandler(){
    public void completed(Integer result, Object attachement){
        //Compute the result
    }
    public void failed(Throwable exception, Object attachement){
        //Answer to the fail
    }
});

正如你所看到的，你可以给操作一个附件，在操作末尾给CompletionHandler，当然，你可以把null当作一个附件提供，你可以传递任何你想传递的，如用于AsynchronousSocketChannel的Connection，或用于读操作的ByteBuffer。

Future result = channel.read(buffer, 100, buffer, new CompletionHandler(){
    public void completed(Integer result, ByteBuffer buffer){
        //Compute the result
    }
    public void failed(Throwable exception, ByteBuffer buffer){
        //Answer to the fail
    }
});

正如你所看到的，CompletionHandle也提供Future元素表示等待结果，因此你可以合并这两个格式。

下面是NIO.2中的所有异步通道：

· AsynchronousFileChannel：读写文件的异步通道，这个通道没有全局位置，因此每个读写操作都需要一个位置，你可以使用不同的线程同时访问文件的不同部分，当你打开这个通道时，必须指定READ或WRITE选项;

· AsynchronousSocketChannel：用于套接字的一个简单异步通道，连接、读/写、分散/聚集方法全都是异步的，读/写方法支持超时;

· AsynchronousServerSocketChannel：用于ServerSocket的异步通道，accept()方法是异步的，当连接被接受时，调用CompletionHandler，这种连接的结果是一个AsynchronousSocketChannel;

· AsynchronousDatagramChannel：用于数据报套接字的通道，读/写(连接)和接收/发送(无连接)方法是异步的。

分组

当你使用AsynchronousChannels时，有线程调用完整的处理程序，这些线程被绑定到一个AsynchronousChannelGroup组，这个组包含一个线程池，它封装了所有线程共享的资源，你可以使用线程池来调用这些组，AsynchronousFileChannel可以使用它自己的组创建，将ExecutorService作为一个参数传递给open()方法，在open方法中，通道是使用AsynchronousChannelGroup创建的，如果你不给它一个组，或传递一个NULL，它就会使用默认组。通道被认为是属于组的，因此，如果组关闭了，通道也就关闭了。

你可以使用ThreadFactory创建一个组：

ThreadFactory myThreadFactory = Executors.defaultThreadFactory();
AsynchronousChannelGroup channelGroup = AsynchronousChannelGroup.withFixedThreadPool(25, threadFactory);

或使用一个ExecutorService：

ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(25);
AsynchronousChannelGroup channelGroup = AsynchronousChannelGroup.withThreadPool(service);

而且你可以很容易地使用它：

AsynchronousSocketChannel socketChannel = AsynchronousSocketChannel.open(channelGroup);

你可以使用在组上使用shutdown()方法关闭组，关闭之后，你就不能使用这个组创建更多的通道，当所有通道关闭后，组也终止了，处理程序结束，资源也释放了。

当你使用任何类型的池和CompletionHandler时，你必须要注意一点，不要在CompletionHandler内使用阻塞或长时间操作，如果所有线程都被阻塞，整个应用程序都会被阻塞掉。如果你有自定义或缓存的线程池，它会使队列无限制地增长，最终导致OutOfMemoryError。

我想我把新的异步I/O API涵盖的内容讲得差不多了，当然这不是一两句话可以说清楚的，也不是每一个人都会使用到它们，但在某些时候它确实很有用，Java支持这种I/O操作终归是一件好事。如果我的代码中有什么错误我表示道歉，因为我也是刚刚才接触。

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