Java NIO三件套

在NIO中有三个核心对象需要掌握：缓冲区（Buffer）、选择器（Selector）和通道（Channel）

缓冲区

Buffer操作基本API

缓冲区实际上是一个容器对象，更直接地说，其实就是一个数组，在NIO库中，所有数据都是用缓冲区处理的

在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的；在写入数据时，它也是写入缓冲区的；任何时候访问NIO中的数据，都是将它放到缓冲区中。

在NIO中，所有的缓冲区类型都继承于抽象类Buffer，最常用的就是ByteBuffer

Buffer的基本原理

在缓冲区中，最重要的属性有下面三个，它们一起合作完成对缓冲区内部状态的变化跟踪

position：指定下一个将要被写入或者读取的元素索引，它的值由get()/put()方法自动更新，在新创建一个Buffer对象时，position被初始化为0。

limit：指定还有多少数据需要取出（在从缓冲区写入通道时），或者还有多少空间可以放入数据（在从通道读入缓冲区时）。

capacity：指定了可以存储在缓冲区中的最大数据容量

缓冲区示意图

缓冲区写入：写入时position右移

缓冲区读取：一是把limit设置为当前的position值。二是把position设置为0。通过position下标从0开始读取，终点为limit。

缓冲区清空：恢复初始状态。

缓冲区的分配

在创建一个缓冲区对象时，会调用静态方法allocate()来指定缓冲区的容量，其实调用allocate()方法相当于创建了一个指定大小的数组，并把它包装为缓冲区对象

缓冲区分片

在NIO中，除了可以分配或者包装一个缓冲区对象，还可以根据现有的缓冲区对象创建一个子缓冲区，即在现有缓冲区上切出一片作为一个新的缓冲区，现有的缓冲区与创建的子缓冲区在底层数组层面上是数据共享的，子缓冲区相当于现有缓冲区的一个视图窗口。调用slice()方法可以创建一个子缓冲区。

只读缓冲区

只读缓冲区非常简单，可以读取它们，但是不能向它们写入数据。可以通过调用缓冲区的asReadOnlyBuffer()方法，将任何常规缓冲区转换为只读缓冲区，这个方法返回一个与原缓冲区完全相同的缓冲区，并与原缓冲区共享数据，只不过它是只读的。如果原缓冲区的内容发生了变化，只读缓冲区的内容也随之发生变化

直接缓冲区

直接缓冲区是为加快I/O速度，使用一种特殊方式为其分配内存的缓冲区

内存映射

内存映射是一种读和写文件数据的方法，可以比常规的基于流或者基于通道的I/O快得多

选择器

传统的Client/Server模式会基于TPR（Thread per Request），服务器会为每个客户端请求建立一个线程，由该线程单独负责处理一个客户请求。这种模式带来的一个问题就是线程数量的剧增，大量的线程会增大服务器的开销。大多数的实现为了避免这个问题，都采用了线程池模型

传统的Client/Server模式

NIO中实现非阻塞I/O的核心对象是Selector，Selector是注册各种I/O事件的地方，而且当那些事件发生时，就是Seleetor告诉我们所发生的事件

使用NIO中非阻塞I/O编写服务器处理程序，大体上可以分为下面三个步骤。

（1）向Selector对象注册感兴趣的事件。

（2）从Selector中获取感兴趣的事件。

（3）根据不同的事件进行相应的处理。

通道

通道是一个对象，通过它可以读取和写入数据，当然所有数据都通过Buffer对象来处理。我们永远不会将字节直接写入通道，而是将数据写入包含一个或者多个字节的缓冲区

从通道读取到缓冲区的三个步骤

（1）从FileInputStream获取Channel。

（2）创建Buffer。

（3）将数据从Channel读取到Buffer中。