01_NIO基本概念
【NIO的几个概念】
Buffer(缓冲区)
Channel(通道,管道)
Selector(选择器,多路复用器)
【Buffer】
Buffer是一个对象,它包括一些要写入或者要读取的数据。在NIO类库中加入Buffer对象,是NIO与原来BIO的一个重要区别。
在面向流的BIO中,可以将数据直接写入或读取到Stream对象中,在NIO库中,所有的数据都是用缓冲区Buffer处理的(读、写)。
缓冲区实质上是一个数组,通常它是一个字节数组(ByteBuffer),也可以使用其他类型的数组,这个数组为缓冲区提供了数据的访问读写等操作属性,如位置、容量、上限等概念(参考API文档)。
Buffer类型:最常用的是ByteBuffer,实际上每一种java基本类型都对应了一种缓冲区(除了Boolean类型)
ByteBuffer
CharBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer
【Buffer入门实例1——几个常用方法】
public class TestBuffer { public static void main(String[] args) {
//Buffer基本操作
//创建指定长度的缓冲区
IntBuffer buf = IntBuffer.allocate();
buf.put(); //position位置:0 -> 1
buf.put(); //position位置:1 -> 2
buf.put(); //position位置:2 -> 3
System.out.println("【当前buf状态】:"+buf);
//flip()把位置复位为0,也就是position位置 : 3 ->0
buf.flip();
System.out.println("使用flip()复位【当前buf状态】:"+buf);
System.out.println("容量为:"+buf.capacity());
System.out.println("限制为:"+buf.limit()); System.out.println("获取下标为1的元素"+buf.get());
System.out.println("get(index)方法,position位置不改变:"+buf); for(int i=; i<buf.limit(); i++){
//调用get()方法会使得buffer的缓冲区位置(position+1)向后递增一位
System.out.print(buf.get()+"\t");
}
System.out.println("\nbuf对象遍历之后为【当前buf状态】:"+buf);
} }
【运行结果】
【Buffer实例2——wrap()方法】
public static void main(String[] args) {
/**
* wrap方法的使用
* wrap方法会包裹一个数组:一般这种用法不会先初始化缓冲对象的长度,因为没有意义,最后还会别wrap所包裹的数组覆盖掉。
* 并且wrap方法修改缓冲区对象的时候,数组本身会跟着变化
**/
int arr[] = new int[]{,,};
IntBuffer buf1 = IntBuffer.wrap(arr);
System.out.println(buf1); IntBuffer buf2 = IntBuffer.wrap(arr,,);
//这样使用表示容量为数组arr的长度,但是可操作的元素只有实际进入缓冲区的元素长度
System.out.println(buf2);
}
【运行结果】
【buffer实例3——其他方法】
public static void main(String[] args) {
IntBuffer buf1 = IntBuffer.allocate();
int[] arr = new int[]{,,};
buf1.put(arr);
System.out.println("【当前buf1状态】:"+buf1); //一种复制方法
IntBuffer buf2 = buf1.duplicate();
System.out.println("【当前buf2状态】:"+buf2); buf1.flip();
System.out.println("buf1的可读数据:"+buf1.remaining()); int[] arr2 = new int[buf1.remaining()];
//将缓冲区的数据放入到arr2数组中
buf1.get(arr2);
for(int i : arr2){
System.out.print(Integer.toString(i) + ",");
}
}
【运行结果】
【channel】
channel(通道),就像自来水管一样,网络数据通过channel读取和写入,通道与流的不同之处是:通道是双向的,而流只是一个方向上移动(一个流必须是InputStream或OutputStream的子类),而通道可以用于读、写或者二者同时进行,最关键的是可以与多路复用器(Selector)结合起来,有多种的状态位置,方便多路复用器去识别。
事实上通道分为两大类:
1.用于网络读写——SelectorChannel
2.用于文件操作——FileChannel
一般使用的[ SocketChannel ] 和 [ ServerSocketChannel ] 都是SelectorChannel的子类。
【Selector】
Select(多路复用器),是NIO的基础,非常重要,Selector提供选择已经就绪的任务的能力。
简单说,就是Selector会不断地轮询注册在其上的通道(Channel),如果某个通道发生了读写操作,这个通道就处于就绪状态,会被Selector轮询出来,然后通过SelectionKey可以取得就绪的Channel集合,从而进行后续的IO操作。
一个Selector可以负责成千上万的Channel通道,没有上限,这也是JDK使用了epoll代替了传统的Selector实现,获得连接句柄没有限制,这也就以为着我们只要一个线程负责Selector的轮询,就可以接入成千上万的客户端,这是JDK NIO库的巨大进步。
Selector线程就类似一个管理者(Master),管理了成千上万个通道,然后轮询那个管道的数据已经准备好,通知cpu执行IO的读取或写入操作。
Selector模式:当IO事件(管道)注册到选择器以后,selector会分配给每个管道一个key值,相当于标签。Selector选择器是以轮询的方式进行查找注册的所有IO事件(管道),当我们的IO事件(管道)准备就绪后,Selector就会识别,会通过key值来找到对应的管道,进行相关的数据操作(即从管道里读或写操作,写到我们的缓冲区中)。
每个Channel(管道)都会对Selector进行不同的时间基础,以便选择器查找:
SelectionKey.OP_CONNECT
SelectionKey.OP_ACCEPT
SelectionKey.OP_READ
SelectionKey.OP_WRITE
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