NIO复习01

NIO 概述：

1. Java NIO 由以下几个核心部分组成：Channels       Buffers           Selectors

2. 主要Channel的实现：FileChannel          DatagramChannel               SocketChannel          ServerSocketChannel

3. 关键的Buffer实现：ByteBuffer        CharBuffer           DoubleBuffer       FloatBuffer       IntBuffer        LongBuffer         ShortBuffer

4. Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接（通道），但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便

channel:

1. Java NIO的通道类似流，但又有些不同：既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的读写通常是单向的。通道可以异步地读写。通道中的数据总是要先读到一个Buffer，

或者总是要从一个Buffer中写入

2. FileChannel 从文件中读写数据。

    DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。

    SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。

    ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

Buffer:

1. Java NIO中的Buffer用于和NIO通道进行交互。如你所知，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入到通道中的。

2. 使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：

    1).写入数据到Buffer

    2).调用flip()方法

    3).从Buffer中读取数据

    4).调用clear()方法或者compact()方法

3. 当向buffer写入数据时，buffer会记录下写了多少数据。一旦要读取数据，需要通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式。在读模式下，可以读取之前写入到buffer的所有数据。

    一旦读完了所有的数据，就需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区：调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除

    已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

    如果不调用flip()方法直接读取，会从当前position开始读取。调用完flip()方法后，会从0开始读取。position位置后面的内容不会读取。

4. 三个属性：

capacity : 作为一个内存块，Buffer有一个固定的大小值，也叫“capacity”.

position : 当你写数据到Buffer中时，position表示当前的位置。初始的position值为0.当一个byte、long等数据写到Buffer后， position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。

position最大可为capacity – 1.当读取数据时，也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式，position会被重置为0. 当从Buffer的position处读取数据时，

position向前移动到下一个可读的位置。

limit : 在写模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。 写模式下，limit等于Buffer的capacity。当切换Buffer到读模式时， limit表示你最多能读到多少数据。

position和limit的含义取决于Buffer处在读模式还是写模式。不管Buffer处在什么模式，capacity的含义总是一样的。

5. Buffer的分配 : allocate , ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

6. 向Buffer中写数据,两种方式：

从Channel写到Buffer的例子：int bytesRead = inChannel.read(buf);       //read into buffer.

通过put方法写Buffer的例子：buf.put(127);            put方法有很多版本，允许你以不同的方式把数据写入到Buffer中

7. flip()方法：flip方法将Buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法会将position设回0，并将limit设置成之前position的值。

8. 从Buffer中读取数据：

从Buffer读取数据到Channel的例子：int bytesWritten = inChannel.write(buf);

使用get()方法从Buffer中读取数据的例子：byte aByte = buf.get(); get方法有很多版本，允许你以不同的方式从Buffer中读取数据。

9. rewind()方法：Buffer.rewind()将position设回0，所以你可以重读Buffer中的所有数据。limit保持不变，仍然表示能从Buffer中读取多少个元素（byte、char等）。

10. clear()与compact()方法：让Buffer准备好再次被写入。可以通过clear()或compact()方法来完成。

如果调用的是clear()方法，position将被设回0，limit被设置成 capacity的值。换句话说，Buffer 被清空了。Buffer中的数据并未清除，只是这些标记告诉我们可以从哪里开始往

Buffer里写数据。如果Buffer中有一些未读的数据，调用clear()方法，数据将“被遗忘”，意味着不再有任何标记会告诉你哪些数据被读过，哪些还没有。

如果Buffer中仍有未读的数据，且后续还需要这些数据，但是此时想要先先写些数据，那么使用compact()方法。

compact()方法将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处。然后将position设到最后一个未读元素正后面。limit属性依然像clear()方法一样，设置成capacity。现在Buffer准备好写数据了，

但是不会覆盖未读的数据。

11. mark()与reset()方法：通过调用Buffer.mark()方法，可以标记Buffer中的一个特定position。之后可以通过调用Buffer.reset()方法恢复到这个position。

12. equals只是比较Buffer的一部分，不是每一个在它里面的元素都比较。实际上，它只比较Buffer中的剩余元素。

有相同的类型（byte、char、int等）。Buffer中剩余的byte、char等的个数相等。Buffer中所有剩余的byte、char等都相同。

13. compareTo()方法：compareTo()方法比较两个Buffer的剩余元素(byte、char等)， 如果满足下列条件，则认为一个Buffer“小于”另一个Buffer：

第一个不相等的元素小于另一个Buffer中对应的元素 。所有元素都相等，但第一个Buffer比另一个先耗尽(第一个Buffer的元素个数比另一个少)。

Scatter/Gather

1. scatter / gather经常用于需要将传输的数据分开处理的场合，例如传输一个由消息头和消息体组成的消息，你可能会将消息体和消息头分散到不同的buffer中，这样你可以方便的处理

消息头和消息体

2. 分散（scatter）从Channel中读取是指在读操作时将读取的数据写入多个buffer中。因此，Channel将从Channel中读取的数据“分散（scatter）”到多个Buffer中。

实例代码如下：

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
channel.read(bufferArray);

注意buffer首先被插入到数组，然后再将数组作为channel.read() 的输入参数。read()方法按照buffer在数组中的顺序将从channel中读取的数据写入到buffer，当一个buffer被写满后，

channel紧接着向另一个buffer中写。

3. 聚集（gather）写入Channel是指在写操作时将多个buffer的数据写入同一个Channel，因此，Channel 将多个Buffer中的数据“聚集（gather）”后发送到Channel。

实例代码：

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
ByteBuffer[] bufferArray = { header, body }; //write data into buffers
channel.write(bufferArray);

buffers数组是write()方法的入参，write()方法会按照buffer在数组中的顺序，将数据写入到channel，注意只有position和limit之间的数据才会被写入。因此，如果一个buffer的容量

为128byte，但是仅仅包含58byte的数据，那么这58byte的数据将被写入到channel中。因此与Scattering Reads相反，Gathering Writes能较好的处理动态消息。

通道之间的数据传输

1. 在Java NIO中，如果两个通道中有一个是FileChannel，那你可以直接将数据从一个channel传输到另外一个channel。

2. transferFrom()

FileChannel的transferFrom()方法可以将数据从源通道传输到FileChannel中。下面是一个简单的例子：

    RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");

    FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();

    RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");

    FileChannel toChannel = toFile.getChannel();

    long position = 0;

    long count = fromChannel.size();

    toChannel.transferFrom(position, count, fromChannel);

方法的输入参数position表示从position处开始向目标文件写入数据，count表示最多传输的字节数。如果源通道的剩余空间小于 count 个字节，则所传输的字节数要小于请求的字节数。

此外要注意，在SoketChannel的实现中，SocketChannel只会传输此刻准备好的数据（可能不足count字节）。因此，SocketChannel可能不会将请求的所有数据(count个字节)全部传输

到FileChannel中。

3. transferTo()

transferTo()方法将数据从FileChannel传输到其他的channel中。下面是一个简单的例子：

    RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");

    FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel();

    RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");

    FileChannel toChannel = toFile.getChannel();

    long position = 0;

    long count = fromChannel.size();

    fromChannel.transferTo(position, count, toChannel);

上面所说的关于SocketChannel的问题在transferTo()方法中同样存在。SocketChannel会一直传输数据直到目标buffer被填满。