Java NIO中的通道Channel（二）分散/聚集 Scatter/Gather

什么是Scatter/Gather

scatter/gather指的在多个缓冲区上实现一个简单的I/O操作，比如从通道中读取数据到多个缓冲区，或从多个缓冲区中写入数据到通道；

scatter（分散）：指的是从通道中读取数据分散到多个缓冲区Buffer的过程，该过程会将每个缓存区填满，直至通道中无数据或缓冲区没有空间；

gather（聚集）：指的是将多个缓冲区Buffer聚集起来写入到通道的过程，该过程类似于将多个缓冲区的内容连接起来写入通道；

scatter/gather接口

如下是ScatteringByteChannel接口和GatheringByteChannel接口的定义，我们可以发现，接口中定义的方法都传入了一个Buffer数组；

所谓的scatter/gather操作就是聚集（gather）这个Buffer数组并写入到一个通道，或读取通道数据并分散（scatter）到这个Buffer数组中；

public interface ScatteringByteChannel extends ReadableByteChannel
{
    public long read(ByteBuffer[] dsts) throws IOException;

    public long read(ByteBuffer[] dsts, int offset, int length) throws IOException;
}

public interface GatheringByteChannel extends WritableByteChannel
{
    public long write(ByteBuffer[] srcs) throws IOException;

    public long write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length) throws IOException;
}

提醒下，带offset和length参数的read( ) 和write( )方法可以让我们只使用缓冲区数组的子集，注意这里的offset指的是缓冲区数组索引，而不是Buffer数据的索引，length指的是要使用的缓冲区数量；

如下代码，将会往通道写入第二个、第三个、第四个缓冲区内容；

int bytesRead = channel.write (fiveBuffers, 1, 3);

注意，无论是scatter还是gather操作，都是按照buffer在数组中的顺序来依次读取或写入的；

gather写入

scatter / gather经常用于需要将传输的数据分开处理的场合，下面我们看一下一个聚集写入的示例：

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);

//write data into buffers

ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };

channel.write(bufferArray);

以上代码会将header和body这两个缓冲区的数据写入到通道；

这里要特别注意的并不是所有数据都写入到通道，写入的数据要根据position和limit的值来判断，只有position和limit之间的数据才会被写入；

举个例子，假如以上header缓冲区中有128个字节数据，但此时position=0，limit=58；那么只有下标索引为0-57的数据才会被写入到通道中；

scatter读取

如下是一个分散读取的示例：

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);

ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };

channel.read(bufferArray);

以上代码会将通道中的数据依次写入到Buffer中，当一个buffer被写满后，channel紧接着向另一个buffer中写；

举个例子，假如通道中有200个字节数据，那么header会被写入128个字节数据，body会被写入72个字节数据；

好处

更加高效（以下内容摘自《JAVA NIO》）；

大多数现代操作系统都支持本地矢量I/O（native vectored I/O）操作。

当您在一个通道上请求一个Scatter/Gather操作时，该请求会被翻译为适当的本地调用来直接填充或抽取缓冲区，减少或避免了缓冲区拷贝和系统调用；

Scatter/Gather应该使用直接的ByteBuffers以从本地I/O获取最大性能优势；

参考资料

《Java NIO》

http://ifeve.com/java-nio-scattergather/