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(10);
        buf.put(66);   //position位置：0 -> 1
        buf.put(77);   //position位置：1 -> 2
        buf.put(88);   //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(1));
        System.out.println("get(index)方法，position位置不改变："+buf);
        
        for(int i=0; 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()+"	");
        }
        System.out.println("
buf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[]{3,6,9};
        IntBuffer buf1 = IntBuffer.wrap(arr);
        System.out.println(buf1);
        
        IntBuffer buf2 = IntBuffer.wrap(arr,0,2);
        //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(10);
        int[] arr = new int[]{2,5,8};
        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