Пакет java.nio.channels

Канал представляет открытое соединение с сущностью, такой как устройство, файл, сетевой сокет или компонент программы, способный выполнять одну или несколько отдельных операций ввода-вывода, например чтение или запись. Как указано в интерфейсе Channel, каналы могут быть открытыми или закрытыми, и они являются как асинхронно закрываемыми, так и прерываемыми.

Интерфейс Channel расширяется 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 изменения query и modify текущего положения канала и его size.

Интерфейсы ScatteringByteChannel и GatheringByteChannel соответственно расширяют интерфейсы ReadableByteChannel и WritableByteChannel, 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, и методы для get и set параметров сокета. Интерфейс MulticastChannel определяет методы для присоединения к группам IP-мультимедиа.

Утилитарный класс Channels определяет статические методы, которые поддерживают взаимодействие классов потоков пакета java.io с классами каналов этого пакета. Соответствующий канал может быть создан из InputStream или OutputStream, и наоборот, InputStream или OutputStream может быть создан из канала. Можно создать Reader, который использует заданную кодировку для декодирования байтов из заданного канала считывания байтов, и аналогично можно создать Writer, который использует заданную кодировку для кодирования символов в байты и записи их в заданный канал записи байтов.

Класс FileChannel поддерживает обычные операции чтения и записи байтов в канал, подключенный к файлу, а также операции запроса и изменения текущей позиции файла и обрезки 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 в устройство хранения, которое его содержит, для эффективного обмена данными между файлом и другими каналами и для отображения области файла непосредственно в память.

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

Мультиплексированное, неблокирующее ввод/вывод, которое гораздо масштабируемее, чем потоковое, блокирующее ввод/вывод, предоставляется селекторами, выбираемыми каналами и ключами выбора.

Селектор — это мультиплексор выбираемых каналов, которые, в свою очередь, представляют собой специальный тип каналов, которые можно перевести в неблокирующий режим. Для выполнения операций мультиплексированного ввода/вывода сначала необходимо создать один или несколько выбираемых каналов, перевести их в неблокирующий режим и registered с селектором. Регистрация канала указывает на набор операций ввода/вывода, которые будут проверяться селектором на готовность, и возвращает ключ выбора, представляющий регистрацию.

После регистрации некоторых каналов с селектором можно выполнить операцию выбора, чтобы определить, какие каналы, если таковые имеются, стали готовы выполнить одну или несколько операций, для которых ранее была объявлена заинтересованность. Если канал готов, то ключ, возвращенный при его регистрации, будет добавлен в множество выбранных ключей селектора. Множество ключей и ключи в нем могут быть проверены для определения операций, для которых каждый канал готов. По каждому ключу можно получить соответствующий канал для выполнения необходимых операций ввода/вывода.

То, что ключ выбора указывает на готовность канала к какой-либо операции, является подсказкой, но не гарантией того, что такую операцию может выполнить поток без блокировки потока. Крайне важно, чтобы код, выполняющий мультиплексированный ввод/вывод, игнорировал эти подсказки, когда они окажутся неверными.

Этот пакет определяет классы выбираемых каналов, соответствующие классам DatagramSocket, ServerSocket и Socket, определённым в пакете java.net. Были внесены незначительные изменения в эти классы для поддержки сокетов, связанных с каналами. Этот пакет также определяет простой класс, реализующий однонаправленные каналы.

Во всех случаях новый выбираемый канал создаётся путём вызова статического метода open соответствующего класса. Если каналу нужен связанный сокет, то сокет будет создан как побочный эффект этой операции.

DatagramChannel, SocketChannel и ServerSocketChannel могут быть созданы с различными protocol families. Стандартные типы семейств указаны в StandardProtocolFamily.

Каналы для сокетов протокола Интернета создаются с использованием семейств протоколов INET или INET6. Сокеты протокола Интернета поддерживают сетевое общение с использованием TCP и UDP и адресовываются с использованием InetSocketAddress, которые инкапсулируют IP-адрес и номер порта. Сокеты протокола Интернета также являются типом по умолчанию, создаваемым, когда семейство протоколов не указано в методе создания фабрики каналов.

Каналы для сокетов доменной системы Unix создаются с использованием семейства протоколов UNIX. Сокеты доменной системы Unix поддерживают локальное межпроцессорное взаимодействие на одном хосте и адресовываются с использованием UnixDomainSocketAddress, которые инкапсулируют путь к файловой системе на локальной системе.

Реализация селекторов, выбираемых каналов и ключей выбора может быть заменена подстановкой альтернативного определения или экземпляра класса SelectorProvider, определенного в пакете java.nio.channels.spi. Не ожидается, что многие разработчики будут использовать эту возможность; она предоставляется в первую очередь для того, чтобы пользователи с высоким уровнем подготовки могли воспользоваться специфичными для операционной системы механизмами мультиплексирования ввода/вывода, когда требуется очень высокая производительность.

Большая часть учёта и синхронизации, необходимой для реализации абстракций мультиплексированного 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.

Asynchronous channels — это специальный тип канала, способный выполнять асинхронные операции ввода/вывода. Асинхронные каналы являются неблокирующими и определяют методы для инициирования асинхронных операций, возвращая Future, представляющий ожидаемый результат каждой операции. Future может использоваться для опроса или ожидания результата операции. Асинхронные операции ввода/вывода также могут указывать CompletionHandler для вызова при завершении операции. Обработчик завершения — это предоставляемый пользователем код, который выполняется для потребления результата операции ввода/вывода.

Этот пакет определяет классы асинхронных каналов, которые подключены к сокету с потоковым соединением или прослушиванием, или к сокету с обменом дейтаграммами. Он также определяет класс AsynchronousFileChannel для асинхронного чтения, записи и манипулирования файлом. Как и FileChannel, он поддерживает операции обрезки файла до определенного размера, принудительного обновления файла для записи на накопитель или получения блокировок всего файла или определённого региона файла. В отличие от FileChannel он не определяет методов для отображения области файла непосредственно в память. В случае необходимости отображения в память области файла можно использовать FileChannel.

Асинхронные каналы привязаны к группе асинхронных каналов для совместного использования ресурсов. Группа имеет связанную ExecutorService, в которую отправляются задачи для обработки событий ввода/вывода и диспетчеризации в обработчики завершения, которые потребляют результат асинхронных операций, выполняемых над каналами в группе. Группа может быть указана при создании канала или канал может быть привязан к группе по умолчанию. Искушённые пользователи могут захотеть создать свои собственные группы асинхронных каналов или настроить ExecutorService , которые будут использоваться для группы по умолчанию.

Как и в случае с селекторами, реализацию асинхронных каналов можно заменить путём подстановки альтернативного определения или экземпляра класса AsynchronousChannelProvider, определённого в пакете java.nio.channels.spi. Не ожидается, что многие разработчики будут использовать эту возможность; она предоставляется в первую очередь для того, чтобы пользователи с высоким уровнем подготовки могли воспользоваться специфичными для операционной системы механизмами асинхронного ввода/вывода, когда требуется очень высокая производительность.

Если не указано иное, передача null аргумента конструктору или методу в любом классе или интерфейсе в этом пакете приведёт к возникновению NullPointerException.