传统阻塞型I/O的问题
用过Java的Socket编程的人一定都知道传统的网络I/O编程是ServerSocket的accept方法一直等待着TCP请求的接入，每当收到一个TCP请求后，ServerSocket就会创建出一组I/O流，把它们交给一个线程去处理，这种情况下的结构关系就是每条线程处理一个I/O，就像下面这张图一样
这种设计有几个问题：
1.假设访问的高峰期并发量较大，我们必须为程序配置一个较大的线程池，可是当过了高峰期，并发量减少了，那些空闲的线程岂不是一种资源的浪费？
2.当I/O流打开以后如果数据传输并不频繁，那么这个线程很大一部分时间都是在等待中度过的，这又是一种资源的利用率低下。
那么怎么让更少的线程能够处理更多的事情呢？于是就引出了我们要讲的nio。
nio就是非阻塞型I/O（non-blocking I/O），它有三个核心的概念：Selector，Channel，Buffer。
它们的关系就像下图一样
Buffer(缓冲区)的底层其实就是一个数组，它提供了一些方法来向数组中写入和读出数据。
Channel（通道）是一个可以向Buffer中写入和读取数据的对象，但是其本身不能直接读取数据。
这个博客主要是探索Buffer类的一些底层实现，channel类以后再去看。
Buffer的几个常用方法：
- allocate() – 初始化一块缓冲区
- put() – 向缓冲区写入数据
- get() – 向缓冲区读数据
- filp() – 将缓冲区的读写模式转换
- clear() – 这个并不是把缓冲区里的数据清除，而是利用后来写入的数据来覆盖原来写入的数据，以达到类似清除了老的数据的效果
- compact() – 从读数据切换到写模式，数据不会被清空，会将所有未读的数据copy到缓冲区头部，后续写数据不会覆盖，而是在这些数据之后写数据
- mark() – 对position做出标记，配合reset使用
- reset() – 将position置为标记值
Buffer的几个核心属性：
-
capacity
– 缓冲区大小，缓冲区一旦创建出来以后，这个属性就不会再变化了 -
position
– 读写数据的定位指针，用来标识当前读取到了哪一个位置。 -
limit
– 读写的边界，用于限制指针的最大指向位置。当指针走到边界上的时候就要停住，否则就会抛出BufferUnderflowException
Buffer的基本用法
使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：
- 写入数据到Buffer
- 调用flip()方法改变读写模式
- 从Buffer中读取数据
-
调用clear()方法或者compact()方法
下面用代码来展示下
public static void main(String[] args) {
//生成一个长度为10的缓冲区
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(10);
for (int i = 0; i < intBuffer.capacity(); ++i){
int randomNum = new SecureRandom().nextInt(20);
intBuffer.put(randomNum);
}
//状态翻转
intBuffer.flip();
while (intBuffer.hasRemaining()){
//读取数据
System.out.print(intBuffer.get() + ",");
}
//clear方法本质上并不是删除数据
intBuffer.clear();
System.out.print("\n");
System.out.println("-----------------------------");
while (intBuffer.hasRemaining()){
System.out.print(intBuffer.get() + ",");
}
}
控制台输出如下
可以看到，调用了clear方法以后，缓冲区里的数据并没有被清除。这是什么原因呢，先不急，先改写一下上面的代码。
public static void main(String[] args) {
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(10);
System.out.println("初始的Buffer：" + intBuffer);
for (int i = 0; i < 5; ++i){
int randomNum = new SecureRandom().nextInt(20);
intBuffer.put(randomNum);
}
System.out.println("flip之前：limit = "+ intBuffer);
intBuffer.flip();
System.out.println("flip之后：limit = "+ intBuffer);
System.out.println("进入读取");
while (intBuffer.hasRemaining()){
System.out.println(intBuffer);
System.out.println(intBuffer.get());
}
}
控制台输出结果如下：
输出结果中的pos代表的就是
position
属性，lim代表
limit
属性，cap代表
capacity
属性。
在缓冲区刚初始化出来的时候，position指向的是数组的第一个位置，limit和数组的容量一样。
用图片来表示大概就如下图
向缓冲区中每写入一个数据，指针就会后移一位
当调用了flip()方法后，position又会重新指向数组的第一个位置，而limit会指向原来的position的位置。
从源码上来看，就是把position赋值给limit，再把position变回0。
如果用图示的话就如下图：
然后再调用get方法的时候，每调用读取一个数据，position就会向后移动一位,直到position到达了limit的位置。实际上intBuffer.hasRemaining()方法就是判断position < limit。