Java NIO异步文件 Java NIO异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可以实现异步地读取和写入文件数据。

创建一个AsynchronousFileChannel

我们可以使用AsynchronousFileChannel提供的静态方法 open() 创建它。示例代码如下：

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

第一个参数是一个 PATH 的对像实例，它指向了那个与 AsynchronousFileChannel 相关联的文件。

第二个参数是一个或多个操作选项，它决定了 AsynchronousFileChannel 将对目标文件做何种操作。示例代码中我们使用了 StandardOpenOption.READ ，它表明我们将要对目标文件进行读操作。

读取数据

AsynchronousFileChannel 提供了两种读取数据的方式，都是调用它本身的 read() 方法。下面将对两种方式进行介绍。

使用Futrue读取数据

第一种反式是调用 AsynchronousFileChannel 的 read() 方法，该方法反回一个 Future 类型的对象。

Future operation = fileChannelread(buffer, 0);

第一个参数是ByteBuffer，从 AsynchronousFileChannel 中读取的数据先写入这个 ByteBuffer 。

第二个参数表示从文件读取数据的开始位置。

此 read() 方法会立即返回，即使整个读的过程还没有完全结束。我们可以通过operation.isDone()来检查读取是否完成。这里的 operation 是上面调用 read() 方法返回的 Future 类型的实例。下面是一段详细的代码示例：

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();

上面的程序首先创建了一个 AsynchronousFileChannel 对象，然后调用它的read()方法返回一个Future。其中read()方法需要两个参数，一个是ByteBuffer，另一个是读取文件的开始位置。然后通过循环调用isDone() 方法检测读取过程是否完成，完成后 isDone()方法将返回true。尽管这样让cpu空转了一会，但是我们还是应该等读取操作完成后再进行后续的步骤。

一旦读取完成，数据被存储到ByteBuffer，然后将数据转化为字符串既而输出。

使用CompletionHandler读取数据

第二种读取数据的方式是调用AsynchronousFileChannel 的另一个重载 read() 方法，改方法需要一个CompletionHandler 作为参数。下面是代码示例：

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) {

  }
});

一旦读取操作完成，CompletionHandler的 complete() 方法将会被调用。它的第一个参数是个 Integer类型，表示读取的字节数。第二个参数 attachment 是 ByteBuffer 类型的，用来存储读取的数据。它其实就是由 read() 方法的第三个参数。当前示例中，我们选用 ByteBuffer 来存储数据，其实我们也可以选用其他的类型。

读取失败的时候，CompletionHandler的 failed()方法会被调用。

写入数据

就像读取一样，我们同样有两种方式向 AsynchronousFileChannel 写入数据。我们可以调用它的2个重载的 write() 方法。下面我们将分别加以介绍。

使用Future读取数据

AsynchronousFileChannel也可以异步写入数据。下面是一个完整的写入示例：

AsynchronousFileChannel也可以异步写入数据。下面是一个完整的写入示例：

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");

首先实例化一个写入模式的 AsynchronousFileChannel, 然后创建一个 ByteBuffer 并写入一些数据。再然后将数据写入文件。最后，检查返回的 Future，看是否写入完成。

注意，写入目标文件要提前创建好，如果它不存在的话，writh() 方法会抛出一个 java.nio.file.NoSuchFileException。

我们可以用以下方式来解决这一问题：

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

使用CompletionHandler写入数据

我们也可以使用 CompletionHandler代替Future向AsynchronousFileChannel写入数据，这种方式可以更加直接的知道写入过程是否完成。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();
  }
});

当写入程序完成时，CompletionHandler的completed()方法将会被调用，相反的如果写入失败则会调用failed()方法。

要留意CompletionHandler的方法的参数 attachemnt是怎么使用的。