Пакет java.nio.channels

Определяет каналы, представляющие подключения к сущностям, способным выполнять операции ввода-вывода, такие как файлы и сокеты; определяет селекторы для многоканальных, асинхронных операций ввода-вывода.

Каналы	Описание
Channel	Центр для операций ввода-вывода
ReadableByteChannel	Может читать в буфер
ScatteringByteChannel	Может читать в последовательность буферов
WritableByteChannel	Может записывать из буфера
GatheringByteChannel	Может записывать из последовательности буферов
ByteChannel	Может читать/записывать в/из буфера
SeekableByteChannel	A ByteChannel подключенный к сущности, содержащей последовательность байтов переменной длины
AsynchronousChannel	Поддерживает асинхронные операции ввода-вывода.
AsynchronousByteChannel	Может асинхронно читать и записывать байты
NetworkChannel	Канал к сетевому сокету
MulticastChannel	Может присоединяться к группам интернет-мультикаста (IP)
Channels	Утилитарные методы для взаимодействия каналов/потоков

Канал представляет собой открытое подключение к сущности, такой как устройство, файл, сетевой сокет или компонент программы, способный выполнять одну или несколько различных операций ввода-вывода, например, чтение или запись. Как указано в интерфейсе Channel, каналы могут быть открыты или закрыты, и они могут быть асинхронно закрыты и прерваны.

Интерфейс Channel расширен несколькими другими интерфейсами.

Интерфейс ReadableByteChannel определяет метод read, который считывает байты из канала в буфер; аналогично, интерфейс WritableByteChannel определяет метод write, который записывает байты из буфера в канал. Интерфейс ByteChannel объединяет эти два интерфейса для общего случая каналов, которые могут как читать, так и записывать байты. Интерфейс SeekableByteChannel расширяет интерфейс ByteChannel методами для перемещения query и modify текущей позиции канала и его size.

Интерфейсы ScatteringByteChannel и GatheringByteChannel расширяют интерфейсы ReadableByteChannel и WritableByteChannel соответственно, добавляя методы read и write, которые принимают последовательность буферов вместо одного буфера.

Интерфейс NetworkChannel определяет методы для bind сокета канала, получения адреса, к которому привязан сокет, а также методы для получения get и установки set параметров сокета. Интерфейс MulticastChannel определяет методы для присоединения к группам интернет-мультикаста (IP).

Утилитарный класс Channels определяет статические методы, поддерживающие взаимодействие между классами потоков пакета java.io и классами каналов этого пакета. Соответствующий канал можно создать из InputStream или OutputStream, и наоборот, InputStream или OutputStream можно создать из канала. Можно создать Reader, который использует заданную кодировку для декодирования байтов из заданного канала чтения байтов, и, наоборот, можно создать Writer, который использует заданную кодировку для кодирования символов в байты и записи их в заданный канал записи байтов.

Файловые каналы	Описание
FileChannel	Чтение, запись, отображение и управление файлами
FileLock	Блокировка файла (или части файла)
MappedByteBuffer	Прямой буфер байтов, отображенный на область файла

Класс FileChannel поддерживает обычные операции чтения байтов из канала, связанного с файлом, и записи байтов в него, а также запросы и изменения текущей позиции файла и обрезку файла до определенного размера. Он определяет методы для получения блокировок всего файла или определенной области файла; эти методы возвращают экземпляры класса FileLock. Наконец, он определяет методы для принудительной записи обновлений файла на устройство хранения, содержащее файл, для эффективной передачи байтов между файлом и другими каналами и для отображения области файла непосредственно в памяти.

Канал FileChannel создается путем вызова одного из его статических методов open или путем вызова метода getChannel класса FileInputStream, FileOutputStream или RandomAccessFile для возвращения канала файла, подключенного к тому же файлу, что и класс java.io.

Многоканальный, асинхронный ввод-вывод	Описание
SelectableChannel	Канал, который можно использовать в многоканальном режиме
DatagramChannel	Канал к сокету, ориентированному на дейтаграммы
Pipe.SinkChannel	Конец записи канала трубы
Pipe.SourceChannel	Конец чтения канала трубы
ServerSocketChannel	Канал к сокету прослушивания потокового типа
SocketChannel	Канал для сокета соединения потокового типа
Selector	Мультиплексор каналов, поддерживающих многоканальный режим
SelectionKey	Токен, представляющий регистрацию канала с селектором
Pipe	Два канала, образующие однонаправленную трубу

Многоканальный, асинхронный ввод-вывод, который значительно масштабируемее, чем ввод-вывод с использованием потоков, реализован с помощью селекторов, каналов, поддерживающих многоканальный режим, и ключей выбора.

Селектор является мультиплексором каналов, поддерживающих многоканальный режим, которые, в свою очередь, являются особым типом канала, который можно перевести в асинхронный режим. Для выполнения многоканальных операций ввода-вывода сначала создается один или несколько каналов, поддерживающих многоканальный режим, и они registered с селектором. Регистрация канала указывает набор операций ввода-вывода, которые будут проверяться на готовность селектором, и возвращает ключ выбора, представляющий регистрацию.

После регистрации некоторых каналов с селектором можно выполнить операцию выбора, чтобы определить, какие каналы (если есть) готовы выполнить одну или несколько операций, о готовности которых ранее было заявлено. Если канал готов, ключ, возвращенный при его регистрации, будет добавлен к набору выбранных ключей селектора. Набор ключей и ключи в нем могут быть проверены, чтобы определить операции, для которых каждый канал готов. Из каждого ключа можно извлечь соответствующий канал для выполнения необходимых операций ввода-вывода.

Тот факт, что ключ выбора указывает, что его канал готов к какой-либо операции, является подсказкой, а не гарантией, что такая операция может быть выполнена потоком без блокировки потока. Крайне важно, чтобы код, выполняющий многоканальный ввод-вывод, был написан таким образом, чтобы игнорировать эти подсказки, когда они оказываются неверными.

Этот пакет определяет классы каналов, поддерживающих многоканальный режим, соответствующие классам DatagramSocket, ServerSocket и Socket, определенным в пакете java.net. Незначительные изменения в этих классах были внесены для поддержки сокетов, связанных с каналами. Этот пакет также определяет простой класс, реализующий однонаправленные трубы. Во всех случаях новый канал, поддерживающий многоканальный режим, создается путем вызова статического метода open соответствующего класса. Если каналу требуется связанный сокет, сокет будет создан в качестве побочного эффекта этой операции.

Реализация селекторов, выбираемых каналов и ключей выбора может быть заменена альтернативным определением или экземпляром класса SelectorProvider, определённого в пакете java.nio.channels.spi. Не ожидается, что многие разработчики будут использовать эту возможность; она предоставляется в основном для того, чтобы продвинутые пользователи могли воспользоваться механизмами многопотоковой обработки ввода-вывода, специфичными для операционной системы, когда требуется очень высокая производительность.

Большая часть работы по учёту и синхронизации, необходимой для реализации абстракций многопотоковой обработки ввода-вывода, выполняется классами AbstractInterruptibleChannel, AbstractSelectableChannel, AbstractSelectionKey и AbstractSelector в пакете java.nio.channels.spi. При определении пользовательского поставщика селекторов следует подклассировать только классы AbstractSelector и AbstractSelectionKey; пользовательские классы каналов должны расширять соответствующие подклассы SelectableChannel, определённые в этом пакете.

Асинхронное ввод-вывод	Описание
AsynchronousFileChannel	Асинхронный канал для чтения, записи и обработки файла
AsynchronousSocketChannel	Асинхронный канал для сокета ориентированного на потоки
AsynchronousServerSocketChannel	Асинхронный канал для прослушивающего сокета ориентированного на потоки
CompletionHandler	Обработчик для обработки результата асинхронной операции
AsynchronousChannelGroup	Группа асинхронных каналов для совместного использования ресурсов

Asynchronous channels — это специальный тип канала, поддерживающий асинхронные операции ввода-вывода. Асинхронные каналы неблокирующие и определяют методы для запуска асинхронных операций, возвращая Future, представляющий ожидаемый результат каждой операции. Future можно использовать для опроса или ожидания результата операции. Асинхронные операции ввода-вывода также могут указать CompletionHandler для вызова при завершении операции. Обработчик завершения — это предоставленный пользователем код, который выполняется для обработки результата операции ввода-вывода.

Этот пакет определяет классы асинхронных каналов, которые подключены к сокету ориентированному на потоки (для соединения или прослушивания) или сокету ориентированному на дейтаграммы. Он также определяет класс AsynchronousFileChannel для асинхронного чтения, записи и обработки файлов. Как и с FileChannel, он поддерживает операции усечения файла до определённого размера, принудительной записи обновлений файла на устройство хранения или получения блокировок всего файла или определённого региона файла. В отличие от FileChannel, он не определяет методы для прямого отображения региона файла в память. В случае необходимости использования отображения памяти ввод-вывод, можно использовать FileChannel.

Асинхронные каналы привязаны к группе асинхронных каналов для совместного использования ресурсов. У группы есть связанный ExecutorService, в который отправляются задачи для обработки событий ввода-вывода и для перенаправления в обработчики завершения, которые обрабатывают результат асинхронных операций, выполняемых над каналами в группе. Группу можно указать при создании канала, или канал может быть привязан к группе по умолчанию. Продвинутые пользователи могут захотеть создать свои собственные группы асинхронных каналов или настроить ExecutorService, которые будут использоваться для группы по умолчанию.

Как и селекторы, реализацию асинхронных каналов можно заменить, "подключив" альтернативное определение или экземпляр класса AsynchronousChannelProvider, определённого в пакете java.nio.channels.spi. Не ожидается, что многие разработчики будут использовать эту возможность; она предоставляется в основном для того, чтобы продвинутые пользователи могли воспользоваться механизмами асинхронного ввода-вывода, специфичными для операционной системы, когда требуется очень высокая производительность.

Если не указано иное, передача аргумента null конструктору или методу любого класса или интерфейса в этом пакете приведёт к тому, что будет брошено исключение NullPointerException.