NIO(一)——Buffer

  • NIO简介
    • NIO即New IO,是用来代替标准IO的,提供了与标准IO完全不同传输方式。
    • 核心:通道(Channel)和缓冲区(Buffer)和选择器(Selectors),Channel负责传输,Buffer负责存储
  • 与标准IO的区别
    • 标准IO是面向字节流的,NIO是面向缓冲区的
    • 标准IO是阻塞IO,NIO是非阻塞IO
  1. 当线程从通道读取数据到缓冲区时,线程还是可以进行其他事情。当数据被写入到缓冲区时,线程可以继续处理它。从缓冲区写入通道也类似。

NIO具有选择器Selectors

  1. 选择器用于监听多个通道的事件(比如:连接打开,数据到达)。因此,单个的线程可以监听多个数据通道
  • 缓冲区Buffer
      • 在Java NIO中负责数据的存取。缓冲区本质上是一块可以写入数据,然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象,并提供了一组方法,用来方便的访问该块内存。
      • 根据数据类型的不同,提供了不同类型的缓冲区(boolean除外):
    1. ByteBuffer
    2. ShortBuffer
    3. IntBuffer
    4. LongBuffer
    5. FloatBuffer
    6. DoubleBuffer
    7. CharBuffer
  • 上述缓冲区的管理方式几乎一致,通过allocate()获取缓冲区:
  1. ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

缓冲区存储数据的两个核心方法:

  1. put():存数据到缓冲区
  2. get():从缓冲区取数据

缓冲区中的核心属性:

  1. capacity:容量,表示缓冲区中最大存储数据的容量,一旦声明不可改变
  2. limit:界限,表示缓存区冲可以操作数据的大小。limit后的数据不能进行读写(读和写操作含义不同)
  3. position:位置,表示缓冲区中正在操作的数据的位置
  4. mark:标记,表示记录当前position的位置,可以通过reset()恢复到mark的位置
  5. 0<=mark<=position<=limit<=capacity
  • 方法:
    • flid()方法:在切换读写模式的时候必须调用flid()方法
    1. buf.flip();
    2. flip()方法:
                  public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
                            return this;
                        }
  • rewind()方法:
  1. 可重复读数据,将position置0,limit不变
  2.   public final Buffer rewind() {
    position = 0;
    mark = -1;
    return this;
    }

clear()与compact()方法:

  • 一旦读完缓冲区中的数据,需要让缓冲区准备好再次被写入。可以通过clear()或compact方法来完成。
  • 如果调用的是clear()方法,position将被置0,limit被设置为capacity的值。即缓冲区被清空。但缓冲区中的数据并未被清除。
  • 如果缓冲区中有一些未读的数据,调用clean()方法,数据将“被遗忘”。
  • 如果缓冲区中有一些未读的数据,且后续还需要这些数据,但此时想先写些数据,就使用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后面,limit=capacity。
  •    public final Buffer clear() {
    position = 0;
    limit = capacity;
    mark = -1;
    return this;
    }
       public abstract ByteBuffer compact();
    • 直接缓冲区与非直接缓冲区:
    1. 非直接缓冲区:通过allocate()方法分配缓冲区,将缓冲区建立在JVM内存中
    2.  public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
      if (capacity < 0)
      throw new IllegalArgumentException();
      return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
      }
      HeapByteBuffer(int cap, int lim) {
      super(-1, 0, lim, cap, new byte[cap], 0);
      }
      ByteBuffer(int mark, int pos, int lim, int cap, byte[] hb, int offset){
      super(mark, pos, lim, cap);
      this.hb = hb;
      this.offset = offset;
      }
    • 直接缓冲区:
    • 通过allocateDirect()方法分配直接缓冲区,将缓冲区建立在物理内存中。可以提高效率        
     public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {
    return new DirectByteBuffer(capacity);
    }
     DirectByteBuffer(int cap) {
    super(-1, 0, cap, cap);
    boolean pa = VM.isDirectMemoryPageAligned();
         //调用直接内存方法进行分配
    int ps = Bits.pageSize();
    long size = Math.max(1L, (long)cap + (pa ? ps : 0));
    Bits.reserveMemory(size, cap); long base = 0;
    try {
    base = unsafe.allocateMemory(size);
    } catch (OutOfMemoryError x) {
    Bits.unreserveMemory(size, cap);
    throw x;
    }
    unsafe.setMemory(base, size, (byte) 0);
    if (pa && (base % ps != 0)) {
    address = base + ps - (base & (ps - 1));
    } else {
    address = base;
    }
    cleaner = Cleaner.create(this, new Deallocator(base, size, cap));
    att = null;
    }

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