Java NIO異步文件通道原理及用法解析

在Java 7，AsynchronousFileChannel 被添加到了Java NIO中。使用AsynchronousFileChannel可以實現(xiàn)異步地讀取和寫入文件數(shù)據(jù)。

創(chuàng)建一個AsynchronousFileChannel

我們可以使用AsynchronousFileChannel提供的靜態(tài)方法 open() 創(chuàng)建它。示例代碼如下：

Path path = Paths.get("data/test.xml");
AsynchronousFileChannel fileChannel =
AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);

第一個參數(shù)是一個 PATH 的對像實例，它指向了那個與 AsynchronousFileChannel 相關(guān)聯(lián)的文件。

第二個參數(shù)是一個或多個操作選項，它決定了 AsynchronousFileChannel 將對目標(biāo)文件做何種操作。示例代碼中我們使用了 StandardOpenOption.READ ，它表明我們將要對目標(biāo)文件進(jìn)行讀操作。

讀取數(shù)據(jù)

AsynchronousFileChannel 提供了兩種讀取數(shù)據(jù)的方式，都是調(diào)用它本身的 read() 方法。下面將對兩種方式進(jìn)行介紹。

使用Futrue讀取數(shù)據(jù)

第一種反式是調(diào)用 AsynchronousFileChannel 的 read() 方法，該方法反回一個 Future 類型的對象。

Future operation = fileChannelread(buffer, 0);

第一個參數(shù)是ByteBuffer，從 AsynchronousFileChannel 中讀取的數(shù)據(jù)先寫入這個 ByteBuffer 。

第二個參數(shù)表示從文件讀取數(shù)據(jù)的開始位置。

此 read() 方法會立即返回，即使整個讀的過程還沒有完全結(jié)束。我們可以通過operation.isDone()來檢查讀取是否完成。這里的 operation 是上面調(diào)用 read() 方法返回的 Future 類型的實例。下面是一段詳細(xì)的代碼示例：

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

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
long position = 0;

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

while(!operation.isDone());

buffer.flip();
byte[] data = new byte[buffer.limit()];
buffer.get(data);
System.out.println(new String(data));
buffer.clear();

上面的程序首先創(chuàng)建了一個 AsynchronousFileChannel 對象，然后調(diào)用它的read()方法返回一個Future。其中read()方法需要兩個參數(shù)，一個是ByteBuffer，另一個是讀取文件的開始位置。然后通過循環(huán)調(diào)用isDone() 方法檢測讀取過程是否完成，完成后 isDone()方法將返回true。盡管這樣讓cpu空轉(zhuǎn)了一會，但是我們還是應(yīng)該等讀取操作完成后再進(jìn)行后續(xù)的步驟。

一旦讀取完成，數(shù)據(jù)被存儲到ByteBuffer，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為字符串既而輸出。

使用CompletionHandler讀取數(shù)據(jù)

第二種讀取數(shù)據(jù)的方式是調(diào)用AsynchronousFileChannel 的另一個重載 read() 方法，改方法需要一個CompletionHandler 作為參數(shù)。下面是代碼示例：

fileChannel.read(buffer, position, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
  @Override
  public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
    System.out.println("result = " + result);

    attachment.flip();
    byte[] data = new byte[attachment.limit()];
    attachment.get(data);
    System.out.println(new String(data));
    attachment.clear();
  }

  @Override
  public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {

  }
});

一旦讀取操作完成，CompletionHandler的 complete() 方法將會被調(diào)用。它的第一個參數(shù)是個 Integer類型，表示讀取的字節(jié)數(shù)。第二個參數(shù) attachment 是 ByteBuffer 類型的，用來存儲讀取的數(shù)據(jù)。它其實就是由 read() 方法的第三個參數(shù)。當(dāng)前示例中，我們選用 ByteBuffer 來存儲數(shù)據(jù)，其實我們也可以選用其他的類型。

讀取失敗的時候，CompletionHandler的 failed()方法會被調(diào)用。

寫入數(shù)據(jù)

就像讀取一樣，我們同樣有兩種方式向 AsynchronousFileChannel 寫入數(shù)據(jù)。我們可以調(diào)用它的2個重載的 write() 方法。下面我們將分別加以介紹。

使用Future讀取數(shù)據(jù)

AsynchronousFileChannel也可以異步寫入數(shù)據(jù)。下面是一個完整的寫入示例：

AsynchronousFileChannel也可以異步寫入數(shù)據(jù)。下面是一個完整的寫入示例：

Path path = Paths.get("data/test-write.txt");
AsynchronousFileChannel fileChannel = 
  AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.WRITE);

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
long position = 0;

buffer.put("test data".getBytes());
buffer.flip();

Future<Integer> operation = fileChannel.write(buffer, position);
buffer.clear();

while(!operation.isDone());

System.out.println("Write done");

首先實例化一個寫入模式的 AsynchronousFileChannel, 然后創(chuàng)建一個 ByteBuffer 并寫入一些數(shù)據(jù)。再然后將數(shù)據(jù)寫入文件。最后，檢查返回的 Future，看是否寫入完成。

注意，寫入目標(biāo)文件要提前創(chuàng)建好，如果它不存在的話，writh() 方法會拋出一個 java.nio.file.NoSuchFileException。

我們可以用以下方式來解決這一問題：

if(!Files.exists(path)){
Files.createFile(path);
}

使用CompletionHandler寫入數(shù)據(jù)

我們也可以使用 CompletionHandler代替Future向AsynchronousFileChannel寫入數(shù)據(jù)，這種方式可以更加直接的知道寫入過程是否完成。下面是示例程序：

Path path = Paths.get("data/test-write.txt");
if(!Files.exists(path)){
  Files.createFile(path);
}
AsynchronousFileChannel fileChannel = 
  AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.WRITE);

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
long position = 0;

buffer.put("test data".getBytes());
buffer.flip();

fileChannel.write(buffer, position, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {

  @Override
  public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
    System.out.println("bytes written: " + result);
  }

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

當(dāng)寫入程序完成時，CompletionHandler的completed()方法將會被調(diào)用，相反的如果寫入失敗則會調(diào)用failed()方法。

要留意CompletionHandler的方法的參數(shù) attachemnt是怎么使用的。

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