NIO 学习笔记

0. 介绍

　　参考关于Java IO与NIO知识都在这里，在其基础上进行修改与补充。

1. NIO介绍

　　1.1 NIO 是什么

　　Java NIO 是 java 1.4, 之后新出的一套IO接口.

　　NIO中的N可以理解为Non-blocking，不单纯是New。

　　1.2 NIO的特性/NIO与IO区别

IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。
IO流是阻塞的，NIO流是不阻塞的。
NIO有选择器，而IO没有。

　　阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态.

　　阻塞调用：是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
　　非阻塞调用：指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

　　1.3 读数据和写数据方式

从通道进行数据读取：创建一个缓冲区，然后请求通道读取数据。
从通道进行数据写入：创建一个缓冲区，填充数据，并要求通道写入数据。

　　1.4 NIO核心组件简单介绍

Channels
Buffers
Selectors

2. Buffer

　　2.1 Buffer(缓冲区)介绍

Java NIO Buffer用于和NIO Channel交互。我们从Channel中读取数据到Buffer里，从Buffer把数据写入到Channel；
Buffer本质上就是一块内存区；

　　2.2 Buffer 的属性

　　capacity（容量）：

　　缓冲区的 capacity 表明可以储存在缓冲区中的最大数据容量。实际上，它指定了底层数组的大小，或者至少是指定了准许我们使用的底层数组的容量。一旦Buffer写满了就需要清空已读数据以便下次继续写入新的数据。

　　position（位置）：

　　当写入数据到Buffer的时候需要选中一个确定的位置开始，默认初始化时这个位置position为0，一旦写入了数据比如一个字节，整型数据，那么position的值就会指向数据之后的一个单元，position最大可以到capacity-1。

　　当从Buffer读取数据时，也需要从一个确定的位置开始。Buffer从写入模式变为读取模式时，position会归零，每次读取后，position向后移动。

　　limit（限制）：

　　在写模式，limit的含义是我们所能写入的最大数据量。它等同于Buffer的容量。

　　一旦切换到读模式，limit则代表我们所能读取的最大数据量，他的值等同于写模式下position的位置。

　　数据读取的上限是Buffer中已有的数据，也就是limit的位置（原position所指的位置）。

　　2.3 Buffer的常见方法

　　mark() ：

　　记录当前标记,以便后来可以定位到此处

　　0 <= mark <= position <= limit <= capacity

　　reset()：

　　将position定位到mark处

　　rewind()

　　取消mark标记

　　flip()：

　　flip()方法可以吧Buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法会把position归零，并设置limit为之前的position的值。也就是说，现在position代表的是读取位置，limit标示的是已写入的数据位置。

　　clear() ：

　　为写数据做好准备,相当于缓冲区刚分配时的状态
　　将limit设置为capacity的值
　　将position归零

　　2.4 Buffer的使用方式/方法介绍

　　分配缓冲区（Allocating a Buffer）：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate();

　　写入数据到缓冲区（Writing Data to a Buffer）：

　　方法一：从Channel中写数据到Buffer

int bytesRead = inChannel.read(buf);

　　方法二：通过put写数据

buf.put();

3. Channel

　　3.1 介绍

　　通常来说NIO中的所有IO都是从 Channel（通道）开始的。

　　从通道进行数据读取：创建一个缓冲区，然后请求通道读取数据。

　　从通道进行数据写入：创建一个缓冲区，填充数据，并要求通道写入数据。

　　数据读取和写入操作图示：

　　3.2 channel与流的区别

通道可以读也可以写，流一般来说是单向的（只能读或者写，所以之前我们用流进行IO操作的时候需要分别创建一个输入流和一个输出流）。
通道可以异步读写。
通道总是基于缓冲区Buffer来读写。

　　3.3 Java NIO中最重要的几个Channel的实现

FileChannel：用于文件的数据读写
DatagramChannel：用于UDP的数据读写
SocketChannel：用于TCP的数据读写，一般是客户端实现
ServerSocketChannel: 允许我们监听TCP链接请求，每个请求会创建会一个SocketChannel，一般是服务器实现

　　待补充。。。

4. Selector

　　4.1 介绍

　　Selector 一般称为选择器，它是Java NIO核心组件中的一个，用于检查一个或多个NIO Channel（通道）的状态是否处于可读、可写。如此可以实现单线程管理多个channels,也就是可以管理多个网络链接。

　　使用Selector的好处在于：使用更少的线程来就可以来处理通道了，相比使用多个线程，避免了线程上下文切换带来的开销。

待补充。。。