转载

netty的自我学习（二）—初识NIO以及Buffer

学习这件事，不在乎有没有人督促你，最重要的是在于你自己有没有觉悟和恒心。

学习中，会以笔记的形式记录下自我学习的过程。预计1月底之前更新完毕，请关注

netty的自我学习（一）—BIO、NIO、AIO的简单介绍

NIO的基本概念介绍

Java NIO 全称 java non-blocking IO，是JDK 1.4 提供的新 API，也统称为 NIO(也就是 New IO)，是同步非阻塞的。
NIO 有三大核心部分 Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector(选择器) 。
NIO是面向缓冲区(Buffer)或者块编程的。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动，这就增加了处理过程中的灵活性，使用它可以提供 非阻塞式的 高伸缩性网络。也就是说缓冲区实现了NIO的非阻塞模式。
NIO的非阻塞模式：使一个线程从某通道发送请求或者读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。
NIO是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有10000个请求过来,根据实际情况，可以分配50或者100个线程来处理。不像之前的阻塞IO（如BIO）那样，非得分配10000个。

NIO 和 BIO 的比较

BIO 以流的方式处理数据,而 NIO 以块（缓冲区）的方式处理数据,块 I/O 的效率比流 I/O 高很多。
BIO 是阻塞的，NIO 则是非阻塞的。
BIO基于字节流和字符流进行操作，而 NIO 基于Channel(通道)和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择器)用于监听多个通道的事件（比如：连接请求，数据到达等），因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道。

Selector 、 Channel 和 Buffer 的关系图(简单版)

一个selector对应一个线程，可以理解为一个selector对应多个channel(连接)
上图可观察出有3个channel 注册到了一个selector上。
程序切换到哪个channel 是有事件决定的, Event 就是一个重要的概念(事件驱动)
Selector 会根据不同的事件，在各个通道上（channel）切换
channel 是双向的, 可以返回底层操作系统的情况, 比如Linux ，底层的操作系统通道就是双向的.
每个channel 又都会对应一个Buffer.
Buffer 就是一个内存块、缓冲区，底层是由数组实现的
数据的read、write是通过Buffer传输的, 这个和BIO不同, BIO 中要么是输入流（inStream），要么是输出流（outStream）, 不能双向，但是NIO的Buffer 是可以读也可以写, 需要只需要调用flip 方法切换。

Buffer的基本介绍

缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块，可以理解成是一个容器对象(含数组)，该对象提供了一组API，可以更轻松地使用内存块，，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。

而Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer。

Buffer类以及子类

idea 快捷键（ctrl+H）

Buffer是一个抽象类，看下图（Buffer的子类）

ByteBuffer -存储字节数据到缓冲区(常用)
ShortBuffer--存储字符串数据到缓冲区
CharBuffer-- 存储字符数据到缓冲区
IntBuffer--存储整数数据到缓冲区
LongBuffer--存储长整型数据到缓冲区
DoubleBuffer--存储小数到缓冲区
FloatBuffer--存储小数到缓冲区

Buffer缓冲区的四个核心属性

Buffer的Demo演示（Capacity、Limit、Position的变化）

public class BufferDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个IntBuffer, 大小为 5, 即可以存放5个int
        IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(5);
        for(int i = 0; i < intBuffer.capacity(); i++) {
            intBuffer.put(i);
        }
        intBuffer.flip();
        while (intBuffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(intBuffer.get());
        }
    }
}
复制代码

我们来看看Buffer里到底发生了什么？

初始化的时候

put(添加数据)的时

上图可看见，我们循环put值的时候，Position一直在增加，也就是下一个要写的位置。

元素添加完的时候

flip()后，读之前的时候

flip()源码：

。

以上几个图，大家就应该明白了Buffer 缓冲区四个核心属性的变化。

Buffer以及子类ByteBuffer的常用方法介绍

public abstract class Buffer {
    //JDK1.4时，引入的api
    public final int capacity( )//返回此缓冲区的容量
    public final int position( )//返回此缓冲区的位置
    public final Buffer position (int newPositio)//设置此缓冲区的位置
    public final int limit( )//返回此缓冲区的限制
    public final Buffer limit (int newLimit)//设置此缓冲区的限制
    public final Buffer mark( )//在此缓冲区的位置设置标记
    public final Buffer reset( )//将此缓冲区的位置重置为以前标记的位置
    public final Buffer clear( )//清除此缓冲区, 即将各个标记恢复到初始状态，但是数据并没有真正擦除, 后面操作会覆盖
    public final Buffer flip( )//反转此缓冲区
    public final Buffer rewind( )//重绕此缓冲区
    public final int remaining( )//返回当前位置与限制之间的元素数
    public final boolean hasRemaining( )//告知在当前位置和限制之间是否有元素
    public abstract boolean isReadOnly( );//告知此缓冲区是否为只读缓冲区
 
    //JDK1.6时引入的api
    public abstract boolean hasArray();//告知此缓冲区是否具有可访问的底层实现数组
    public abstract Object array();//返回此缓冲区的底层实现数组
    public abstract int arrayOffset();//返回此缓冲区的底层实现数组中第一个缓冲区元素的偏移量
    public abstract boolean isDirect();//告知此缓冲区是否为直接缓冲区
}

public abstract class ByteBuffer {
    //缓冲区创建相关api
    public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity)//创建直接缓冲区
    public static ByteBuffer allocate(int capacity)//设置缓冲区的初始容量
    public static ByteBuffer wrap(byte[] array)//把一个数组放到缓冲区中使用
    //构造初始化位置offset和上界length的缓冲区
    public static ByteBuffer wrap(byte[] array,int offset, int length)
     //缓存区存取相关API
    public abstract byte get( );//从当前位置position上get，get之后，position会自动+1
    public abstract byte get (int index);//从绝对位置get
    public abstract ByteBuffer put (byte b);//从当前位置上添加，put之后，position会自动+1
    public abstract ByteBuffer put (int index, byte b);//从绝对位置上put
 }
复制代码