NIO 學習筆記

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0. 介紹

　　參考? ?關于Java IO與NIO知識都在這里? ?，在其基礎上進行修改與補充。

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1. NIO介紹

　　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可以理解為Non-blocking，不單純是New。

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　　1.2 NIO的特性/NIO與IO區別

1. IO是面向流的，NIO是面向緩沖區的。
2. IO流是阻塞的，NIO流是不阻塞的。
3. NIO有選擇器，而IO沒有。

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　　阻塞和非阻塞關注的是程序在等待調用結果（消息，返回值）時的狀態.

　　阻塞調用：是指調用結果返回之前，當前線程會被掛起。調用線程只有在得到結果之后才會返回。
　　非阻塞調用：指在不能立刻得到結果之前，該調用不會阻塞當前線程。

　　1.3 讀數據和寫數據方式

1. 從通道進行數據讀取 ：創建一個緩沖區，然后請求通道讀取數據。
2. 從通道進行數據寫入 ：創建一個緩沖區，填充數據，并要求通道寫入數據。

　　1.4 NIO核心組件簡單介紹

1. Channels
2. Buffers
3. Selectors

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2.?Buffer

　　2.1 Buffer(緩沖區)介紹

1. Java NIO Buffer用于和NIO Channel交互。我們從Channel中讀取數據到Buffer里，從Buffer把數據寫入到Channel；
2. Buffer本質上就是一塊內存區；

　　2.2 Buffer 的屬性

　　capacity（容量）：

　　緩沖區的 capacity 表明可以儲存在緩沖區中的最大數據容量。實際上，它指定了底層數組的大小 ，或者至少是指定了準許我們使用的底層數組的容量。一旦Buffer寫滿了就需要清空已讀數據以便下次繼續寫入新的數據。

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　　position（位置）：

　　當寫入數據到Buffer的時候需要選中一個確定的位置開始，默認初始化時這個位置position為0，一旦寫入了數據比如一個字節，整型數據，那么position的值就會指向數據之后的一個單元，position最大可以到capacity-1。

　　當從Buffer讀取數據時，也需要從一個確定的位置開始。Buffer從寫入模式變為讀取模式時，position會歸零，每次讀取后，position向后移動。

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　　limit（限制）：

　　在寫模式，limit的含義是我們所能寫入的最大數據量。它等同于Buffer的容量。

　　一旦切換到讀模式，limit則代表我們所能讀取的最大數據量，他的值等同于寫模式下position的位置。

　　數據讀取的上限是Buffer中已有的數據，也就是limit的位置（原position所指的位置）。

?　　2.3 Buffer的常見方法

　　mark() ：

　　記錄當前標記,以便后來可以定位到此處

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

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?　　reset()：

　　將position定位到mark處

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　　rewind()

　　取消mark標記

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　　flip()：

　　flip()方法可以吧Buffer從寫模式切換到讀模式。調用flip()方法會把position歸零，并設置limit為之前的position的值。 也就是說，現在position代表的是讀取位置，limit標示的是已寫入的數據位置。

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　　clear() ：

　　為寫數據做好準備,相當于緩沖區剛分配時的狀態
　　將limit設置為capacity的值
　　將position歸零

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　　2.4 Buffer的使用方式/方法介紹

　　分配緩沖區（Allocating a Buffer）：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(10);

　　

　　寫入數據到緩沖區（Writing Data to a Buffer）：

　　方法一：從Channel中寫數據到Buffer

int bytesRead = inChannel.read(buf); 

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　　方法二：通過put寫數據

buf.put(10);

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3. Channel

　　3.1 介紹

　　通常來說NIO中的所有IO都是從 Channel（通道） 開始的。

　　從通道進行數據讀取 ：創建一個緩沖區，然后請求通道讀取數據。

　　從通道進行數據寫入 ：創建一個緩沖區，填充數據，并要求通道寫入數據。

　　數據讀取和寫入操作圖示：

　　3.2 channel與流的區別

1. 通道可以讀也可以寫，流一般來說是單向的（只能讀或者寫，所以之前我們用流進行IO操作的時候需要分別創建一個輸入流和一個輸出流）。
2. 通道可以異步讀寫。
3. 通道總是基于緩沖區Buffer來讀寫。

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　　3.3 Java NIO中最重要的幾個Channel的實現

1. FileChannel： 用于文件的數據讀寫
2. DatagramChannel： 用于UDP的數據讀寫
3. SocketChannel： 用于TCP的數據讀寫，一般是客戶端實現
4. ServerSocketChannel: 允許我們監聽TCP鏈接請求，每個請求會創建會一個SocketChannel，一般是服務器實現

　　待補充。。。

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4. Selector

　　4.1 介紹

　　Selector 一般稱 為選擇器 ，它是Java NIO核心組件中的一個，用于檢查一個或多個NIO Channel（通道）的狀態是否處于可讀、可寫。如此可以實現單線程管理多個channels,也就是可以管理多個網絡鏈接。

　　使用Selector的好處在于： 使用更少的線程來就可以來處理通道了， 相比使用多個線程，避免了線程上下文切換帶來的開銷。

待補充。。。

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