Пакет java.nio.channels

Определяет каналы, представляющие подключения к сущностям, способным выполнять операции ввода-вывода, такие как файлы и сокеты; определяет селекторы для многопоточных, неблокирующих 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	ByteChannel подключённый 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-мультивещания (IP-мультивещания)
Channels	Утилитарные методы для взаимодействия каналов/потоков

Канал представляет открытое соединение с сущностью, такой как аппаратное 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 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 распространённого случая каналов, которые могут как читать, так и записывать байты. Интерфейс SeekableByteChannel расширяет интерфейс ByteChannel методами для 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, а не один буфер.

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

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, использующий заданную кодировку для декодирования байтов из заданного канала считывания байтов, и наоборот, можно создать Writer, использующий заданную кодировку для кодирования символов в байты и записи их в заданный канал записи байтов.

Каналы файлов	Описание
FileChannel	Чтение, запись, отображение и управление файлами
FileLock	Блокировка файла (или области файла)
MappedByteBuffer	Прямой буфер байтов, сопоставленный с областью файла

Класс FileChannel поддерживает обычные операции чтения байтов из и записи байтов в канал, подключённый к файлу, а также операции запроса и изменения текущей позиции файла и обрезки файла до определённого размера. Он определяет методы для получения блокировок всего файла или определённой области файла; эти методы возвращают экземпляры класса FileLock. Наконец, он определяет методы для принудительной записи обновлений файла на устройство хранения, содержащее его, для эффективного переноса байтов между файлом и другими каналами и для отображения области файла напрямую в памяти.

Создаётся FileChannel путём вызова одного из его статических методов open или вызова метода getChannel класса FileInputStream, FileOutputStream или RandomAccessFile для возврата канала файла, подключённого к тому же основному файлу, что и класс java.io.

Мультиплексированные, неблокирующие операции ввода-вывода	Описание
SelectableChannel	Канал, который может быть мультиплексирован
DatagramChannel	Канал к сокету с ориентированным на датаграммы протоколом
Pipe.SinkChannel	Конечная точка записи канала в трубе
Pipe.SourceChannel	Конечная точка чтения канала в трубе
ServerSocketChannel	Канал к сокету прослушивания с ориентированным на поток протоколом
SocketChannel	Канал для сокета подключения с ориентированным на поток протоколом
Selector	Мультиплексор выбираемых каналов
SelectionKey	Токен, представляющий регистрацию канала в селекторе
Pipe	Два канала, образующих однонаправленную трубу

Многопоточные, неблокирующие операции ввода-вывода, которые значительно масштабируемы по сравнению с ориентированными на поток, блокирующими операциями ввода-вывода, обеспечиваются селекторами, выбираемыми каналами и ключами выбора.

Селектор — это мультиплексор выбираемых каналов, которые, в свою очередь, являются особым типом канала, который можно поместить в неблокирующий режим. Для выполнения многопоточных операций ввода-вывода сначала создаётся один или несколько выбираемых каналов, они помещаются в неблокирующий режим и registered с селектором. Регистрация канала определяет набор операций ввода-вывода, которые будут проверяться селектором на готовность, и возвращает ключ выбора, который представляет регистрацию.

После того, как некоторые каналы были зарегистрированы в селекторе, можно выполнить операцию выбора, чтобы узнать, какие каналы, если таковые имеются, стали готовы выполнить одну или несколько операций, в отношении которых ранее была объявлена заинтересованность. Если канал готов, то ключ, возвращённый при его регистрации, будет добавлен в набор выбранных ключей селектора. Набор ключей и ключи в нём можно просмотреть, чтобы определить операции, для которых каждый канал готов. Из каждого ключа можно получить соответствующий канал, чтобы выполнить необходимые операции ввода-вывода.

То, что ключ выбора указывает на готовность канала к выполнению какой-либо операции, является подсказкой, а не гарантией, что такую операцию может выполнить поток без блокировки. Крайне важно, чтобы код, выполняющий многопоточные операции ввода-вывода, был написан так, чтобы игнорировать эти подсказки, когда они оказываются 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. В этом пакете также определён простой класс, реализующий однонаправленные трубы. Во всех случаях новый выбираемый канал создаётся путём вызова статического метода open соответствующего класса. Если каналу требуется связанный сокет, сокет будет создан в результате этой операции.

Реализацию селекторов, выбираемых каналов и ключей выбора можно заменить, «подключив» альтернативное определение или экземпляр класса SelectorProvider, определённого в пакете java.nio.channels.spi. Не ожидается, что многие разработчики будут использовать эту возможность; она предоставлена в основном для того, чтобы продвинутые пользователи могли воспользоваться механизмами многопоточного ввода-вывода, специфичными для операционной системы, когда требуется очень высокая производительность.

Большая часть учёта и синхронизации, необходимых для реализации абстракций многоканального ввода/вывода, выполняется классами AbstractInterruptibleChannel, AbstractSelectableChannel, AbstractSelectionKey и AbstractSelector в пакете java.nio.channels.spi. При определении пользовательского поставщика селекторов следует наследоваться только от классов AbstractSelector и AbstractSelectionKey; пользовательские классы каналов должны расширять соответствующие подклассы SelectableChannel, определённые в этом пакете.

Асинхронный ввод/вывод	Описание
AsynchronousFileChannel	Асинхронный канал для чтения, записи и манипулирования файлом
AsynchronousSocketChannel	Асинхронный канал для сокета с потоковым соединением
AsynchronousServerSocketChannel	Асинхронный канал для сокета с потоковым прослушиванием
CompletionHandler	Обработчик для потребления результата асинхронной операции
AsynchronousChannelGroup	Группа асинхронных каналов для совместного использования ресурсов

Asynchronous channels — это особый тип канала, способный к асинхронным операциям ввода/вывода. Асинхронные каналы неблокирующие 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 указать 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 дейтаграммой. Он также определяет класс AsynchronousFileChannel для асинхронного чтения, записи и манипулирования файлом. Как и FileChannel, он поддерживает операции обрезки файла до определенного размера, принудительной записи обновлений файла на устройство хранения или получения блокировок на весь файл или на определённый фрагмент файла. В отличие от FileChannel, он не определяет методов для прямого отображения фрагмента файла в память. Если требуется работа с памятью, то можно использовать FileChannel.

Асинхронные каналы привязаны к группе асинхронных каналов для совместного использования ресурсов. Группа имеет связанный ExecutorService, в который отправляются задачи для обработки событий ввода/вывода и диспетчеризации обработчиков завершения, которые потребляют результат асинхронных операций, выполненных на каналах в группе. Группу можно указать при создании канала, или канал можно привязать к группе по умолчанию. Искушённые пользователи могут создать собственные группы асинхронных каналов или настроить ExecutorService, которая будет использоваться для группы по умолчанию.

Как и в случае с селекторами, 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 активно использовать эту возможность; она предоставляется в первую очередь для того, чтобы искушённые пользователи могли воспользоваться механизмами асинхронного ввода/вывода, специфичными для операционной системы, когда требуется очень высокая производительность.

Если не указано иное, передача аргумента null в конструктор или метод любого класса или интерфейса в этом пакете приведёт к сбрасыванию исключения NullPointerException.