FileChannel是對一個文件讀，寫，映射，操作的Channel。FileChannel是線程安全的，可以被多個線程并發(fā)使用。同一個進程中的多個FileChannel看到的同一個文件的視圖是相同的，由于底層操作系統執(zhí)行的緩存和網絡文件系統協議引起的延遲，不同進程中在同一時間看到的文件視圖可能會不同。

FileChannel的類圖如下，FileChannel是一個抽象類，它的具體實現是FileChannelImpl。

FileChannel的創(chuàng)建

獲取FileChannel的方式有下面四種

FileChannel.open()

直接調用FileChannel的open()方法，傳入Path即可獲得FileChannel

// 直接傳入Path默認是只讀FileChannel
FileChannel fileChannel = FileChannel.open(Path.of("./tmp/linshifu.txt"));
// 和直接傳入Path相比，支持傳入OpenOption數組
FileChannel channel = FileChannel.open(Path.of("./tmp/linshifu.txt"), StandardOpenOption.WRITE);

OpenOption是一個空接口，我們可以傳入StandardOpenOption枚舉，StandardOpenOption有如下值

public enum StandardOpenOption implements OpenOption {
    // 可讀Channel
    READ,
    // 可寫Channel
    WRITE,
    // 如果Channel是可寫(WRITE)的，緩沖中的數據會從文件末尾開始寫，而不是從頭開始寫
    APPEND,
    // 如果Channel是可寫(WRITE)的，文件的長度會被置為0
    TRUNCATE_EXISTING,
    // 如果文件不存在，則會創(chuàng)建一個新的文件，如果配置了CREATE，則CREATE_NEW會失效
    CREATE,
    // 創(chuàng)建換一個新的文件，如果文件已經存在，則會失敗
    CREATE_NEW,
    // Channel關閉時刪除
    DELETE_ON_CLOSE,
    // 稀疏文件
    SPARSE,
    // 要求對文件內容或元數據的每次更新都同步寫入基礎存儲設備。
    SYNC,
    // 要求對文件內容的每次更新都同步寫入基礎存儲設備。
    DSYNC;
}

FileInputStream.getChannel()

通過FileInputStream的getChannel()方法獲取FileChannel

FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("./tmp/linshifu.txt");
FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();

FileInputStream創(chuàng)建的FileChannel不可寫，只能讀

FileOutputStream.getChannel()

通過FileOutputStream的getChannel()方法獲取FileChannel

FileOutputStream fileInputStream = new FileOutputStream("./tmp/linshifu.txt");
FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();

FileOutputStream創(chuàng)建FileChannel不可讀，只能寫

RandomAccessFile.getChannel()

通過RandomAccessFile的getChannel()方法獲取FileChannel

RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("./tmp/linshifu.txt", "rw");
FileChannel fileChannel = file.getChannel();

RandomAccessFile中的模式

與OutputStream和InputStream不同的是創(chuàng)建RandomAccessFile需要傳入模式，RandomAccessFile的模式也會影響到FileChannel，創(chuàng)建RandomAccessFile可以傳入的模式有下面4種

r

只讀模式，創(chuàng)建的RandomAccessFile只能讀，如果使用只讀的RandomAccessFile創(chuàng)建的FileChannel寫數據會拋出NonWritableChannelException

rw

讀寫模式，創(chuàng)建的RandomAccessFile即可讀，也可寫

rws

與rw一樣，打開以進行讀取和寫入，并且還要求對文件內容或元數據的每次更新同步寫入基礎存儲設備

rwd

與rw一樣，打開以進行讀取和寫入，并且還要求對文件內容的每次更新都同步寫入底層存儲設備

FileChannel操作文件

讀文件操作

讀文件的方法有如下三個

// 從position位置讀取ByteBuffer.capacity個byte，Channel的position向后移動capacity個位置
public abstract int read(ByteBuffer dst) throws IOException;
// 從傳入的position開始讀取ByteBuffer.capacity個byte，Channel的positon位置不變
public abstract int read(ByteBuffer dst, long position) throws IOException;
// 按順序讀取文件到ByteBuffer數組中，會將數據讀取到ByteBuffer數組的[offset,offset+length)的ByteBuf子數組中
public abstract long read(ByteBuffer[] dsts, int offset, int length) throws IOException;

我們準備一個

寫一個demo

寫文件操作

// 從position開始寫入ByteBuffer中的數據
public abstract int write(ByteBuffer src) throws IOException;
// 從position開始將ByteBuffer數組的[offset,offset+length)的ByteBuf子數組中的數據寫入文件
public abstract long write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length) throws IOException;
// 從position開始將ByteBuffer數組中的數據寫入文件
public final long write(ByteBuffer[] srcs) throws IOException {
    return write(srcs, 0, srcs.length);
}

寫一個Demo

對文件的更新強制輸出到底層存儲設備

這種方式可以確保在系統崩缺時不會丟失數據，參數中的boolean表示刷盤時是否將文件元數據也同時寫到磁盤上。

public abstract void force(boolean metaData) throws IOException;

通道之間數據傳輸

如果需要將FileChannel的數據快速傳輸到另一個Channel，可以使用transferTo和transFrom

// 將字節(jié)從此通道的文件傳輸到給定的可寫字節(jié)通道
public abstract long transferTo(long position, long count,WritableByteChannel target) throws IOException;
// 將字節(jié)從給定的可讀字節(jié)通道傳輸到此通道的文件中
public abstract long transferFrom(ReadableByteChannel src,long position, long count) throws IOException;

通常情況下我們要將一個通道的數據傳到另一個通道。例如，從一個文件讀取數據通過socket通道進行發(fā)送。比如通過http協議讀取服務器上的一個靜態(tài)文件，要經過下面幾個階段

將文件從硬盤拷貝到頁緩沖區(qū)
從頁緩沖區(qū)讀拷貝到用戶緩沖區(qū)
用戶緩沖區(qū)的數據拷貝到socket內核緩沖區(qū)，最終再將socket內核緩沖區(qū)的數據拷貝到網卡中

當我們通過transferTo或者transferFrom在通道之間傳輸數據時，如果內核支持，則會使用零拷貝的方式傳輸數據

零拷貝技術可以避免將數據拷貝到用戶空間中

MappedByteBuffer

MappedByteBuffer是NIO中應對的操作大文件的方式，它的讀寫性能極高，它是一種基于mmap的零拷貝方案，通常情況下可以映射出整個文件，如果文件比較大，也支持分段映射。這其初聽起來似乎不過就是將整個文件讀到內存中，但是事實上并不是這樣。一般來說，只有文件中實際讀取或者寫入的部分才會映射到內存中。

mmap通過內存映射，將文件映射到內核緩沖區(qū)，同時，用戶空間可以共享內核空間的數據。這樣在進行網絡傳輸時，就可以減少內核空間到用戶空間的拷貝次數。mmap需要4次上下文切換，3次數據拷貝。

MappedByteBuffer使用的是虛擬內存，因此分配(map)的內存大小不受JVM的-Xmx參數限制。

MappedByteBuffer使用的方式也比較簡單，首先我們準備一個文件，文件內容如下所示，文件大小34B

我們利用MappedByteBuffer寫一段代碼，將上面文件的第一個字符改成a，代碼如下

public static void main(String[] args) throws Exception {
    RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("./tmp/01.txt", "rw");
    MappedByteBuffer mbf = file.getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 1024);
    mbf.put(0, (byte) 'a');
    file.close();
}

執(zhí)行完上面代碼之后，這個文件的第一個字符確實被改成了a，但是在文字的末尾也多了很多奇怪的符號