Java NIO---buffer部分
最近想建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠脚_(tái)，查看到了Jboss 的Netty，而他們核心的傳輸是用了JDK 1.4以后的
NIO特性，因此借機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)一下NIO
NIO主要有下面幾大部分
Buffer：Io的操作少不了緩存，通過(guò)Buffer能大大提高傳輸?shù)男剩瑯覰IO中也有Buffer的這部分
Buffer針對(duì)數(shù)據(jù)類型有相應(yīng)的子類，他們都是繼承Buffer class
比如CharBuffer，IntBuffer等等
需要說(shuō)明的子類MappedByteBuffer 通過(guò)命名可以看出這個(gè)MappedByteBuffer有mapped+byte+Buffer組成
據(jù)我理解 這么mapped 是指memory-mapped
這里解釋一下memory-mapped， 以為我們說(shuō)的buffer 可能就是指物理上的內(nèi)存，包括jdk 以前的io
一般情況下，buffer指物理上的內(nèi)存沒什么問(wèn)題，可以物理內(nèi)存畢竟比較有限，當(dāng)需要很大buffer存放數(shù)據(jù)的時(shí)候
物理內(nèi)存就不夠，那么就引出一個(gè)虛擬內(nèi)存的概念，就像現(xiàn)在的os 一樣，也有虛擬內(nèi)存的概念，虛擬內(nèi)存本質(zhì)上
是存在硬盤上的，只是物理內(nèi)存存放的不是具體的數(shù)據(jù)而是虛擬內(nèi)存上的地址，而具體的數(shù)據(jù)則是在虛擬內(nèi)存上，這樣
物理內(nèi)存只是存放很多地址，這樣就大大增加了buffer的size。當(dāng)然如果你buffer的數(shù)據(jù)很小，也可以知道放入物理內(nèi)存
因此我認(rèn)為 這個(gè)memory-mapped 是指的用虛擬內(nèi)存的哪種緩存模式
A.Buffer的 attribute
1.Capacity：buffer的大小，一個(gè)buffer按照某個(gè)Capacity創(chuàng)建后就不能修改
2.Limit：用了多少buffer
3.Position：指針，獲取下一個(gè)元素的位置，操作get(),put(),這個(gè)position會(huì)自動(dòng)更新（和iterator相似）
4.Mark：被標(biāo)記的指針位置 通過(guò)mark()操作可以使mark = position 通過(guò)reset() 可以使position = mark
上面這幾個(gè)屬性應(yīng)該符合下面條件
0 <= mark <= position <= limit <= capacity
B. fill：插入數(shù)據(jù)
用put() 方法可以插入一段數(shù)據(jù) 但是這個(gè)時(shí)候postion 在插入這段數(shù)據(jù)的尾部
C. flip：彈出數(shù)據(jù)
因?yàn)樯厦鎸懭霐?shù)據(jù)后，指針在尾部不是從0開始，那么我們需要
buffer.limit(buffer.position( )).position(0);
將limit 設(shè)置為當(dāng)前的postion,limit 可以告訴方法這段數(shù)據(jù)什么時(shí)候結(jié)束，而具體可以調(diào)用方法
hasRemaining( ) 來(lái)判斷是否數(shù)據(jù)結(jié)束。
同時(shí)將當(dāng)前指針設(shè)置為0
NIO 提供了方法buffer.flip()完成上面的動(dòng)作
另外方法rewind( )和flip相似 只是區(qū)別在于flip要修改limit,而rewind不修改limit
rewind 用處可以在已經(jīng)flip后,還能重讀這段數(shù)據(jù)
Buffer不是線程安全的，如果你想要多線程同時(shí)訪問(wèn)，那么需要用synchronization
D. Mark：讓buffer記住某個(gè)指針，已備后面之用。
調(diào)用mark（）就能將當(dāng)前指針mark住
而調(diào)用reset()就能將當(dāng)前指針回到mark了的指針位置，如果mark未定義，那么調(diào)用reset就會(huì)報(bào)InvalidMarkException
此外rewind( ), clear( ), and flip( )這些操作將會(huì)拋棄mark，這樣clear()和reset()區(qū)別
clear表示清空buffer 而reset表示能將當(dāng)前指針回到mark了的指針位置
E:Comparing：buffer 也是java的object sub class，所有buffer也能對(duì)象進(jìn)行比較
public abstract class ByteBuffer
extends Buffer implements Comparable
{
// This is a partial API listing
public boolean equals (Object ob)
public int compareTo (Object ob)
}
兩個(gè)buffer 認(rèn)為相等，需要具備下面條件
1.buffer 類型相同
2.buffer里面保留的元素?cái)?shù)量相同，buffer capacities不需要相同，這里需要注意保留的元素是指有效的元素，不是指buffer里面有的元素。
其實(shí)就從position到limit這段的元素，當(dāng)然當(dāng)前的postion和limit值都可以不相同，但這段數(shù)據(jù)要相同
3.remaining data 的數(shù)據(jù)順序要相同，可以通過(guò)get（）來(lái)循環(huán)獲取出來(lái)后判斷每個(gè)element都相同
如果同時(shí)符合上面三個(gè)條件，那么就表示buffer object 相等
F:Bulk Moves
如何在buffer中大塊的數(shù)據(jù)移動(dòng)，對(duì)性能起到關(guān)鍵作用
他的做法是get的時(shí)候，將一塊數(shù)據(jù)取出放入數(shù)組里面，這樣比起循環(huán)get()一個(gè)byte要效率高多了，那么對(duì)于塊狀數(shù)據(jù)總是有個(gè)指定的長(zhǎng)度
這個(gè)長(zhǎng)度就是指定數(shù)組的長(zhǎng)度
public CharBuffer get (char [] dst, int offset, int length)
這里就是length。
如果只有參數(shù)為數(shù)組buffer.get (myArray);
那么其實(shí)也是指定了長(zhǎng)度，只是長(zhǎng)度為數(shù)組的長(zhǎng)度，上面的語(yǔ)句等同于
buffer.get (myArray, 0, myArray.length);
針對(duì)上面，有可能buffer的data 小于myArray.length,這個(gè)時(shí)候如果取buffer 那么會(huì)報(bào)錯(cuò)
所以需要下面的寫法
char [] bigArray = new char [1000];
// Get count of chars remaining in the buffer
int length = buffer.remaining( );
// Buffer is known to contain < 1,000 chars
buffer.get (bigArrray, 0, length);
// Do something useful with the data
processData (bigArray, length);
這是buffer<length
如果buffer>length 那需要loop：
char [] smallArray = new char [10];
while (buffer.hasRemaining( )) {
int length = Math.min (buffer.remaining( ), smallArray.length);
buffer.get (smallArray, 0, length);
processData (smallArray, length);
}
同樣操作put是將array中的數(shù)據(jù)放入buffer，他同樣有上面length的問(wèn)題，需要用remaining來(lái)判斷
G:創(chuàng)建Buffer: buffer class 不能直接new創(chuàng)建，他們都是abstract class,但是他們都有static factory，通過(guò)factory可以創(chuàng)建instances
比如
public abstract class CharBuffer
extends Buffer implements CharSequence, Comparable
{
// This is a partial API listing
public static CharBuffer allocate (int capacity)
public static CharBuffer wrap (char [] array)
public static CharBuffer wrap (char [] array, int offset,
int length)
public final boolean hasArray( )
public final char [] array( )
public final int arrayOffset( )
}
可以通過(guò)allocation或者wrapping來(lái)創(chuàng)建buffer
Alloction：允許分配私有buffer
CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate (100);
wrapping：不允許分配私有buffer，顯性提供存儲(chǔ)
char [] myArray = new char [100];
CharBuffer charbuffer = CharBuffer.wrap (myArray);
而myArray 叫做buffer的backing array
通過(guò)hasArray( ) 判斷buffer是否存在backing array
如果為true，可通過(guò)array()得到array的引用
H:Duplicating Buffers 復(fù)制buffer
Duplicat() 創(chuàng)建一個(gè)和原來(lái)一樣的新的buffer，他們都有各自的postion,limit,mark, 但是共享同樣的數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)任何一個(gè)buffer被修改了
他們看到的數(shù)據(jù)也就修改了。創(chuàng)建的新buffer繼承了老buffer的屬性，比如如果老buffer為readonly，那么新的也是readonly
asReadOnlyBuffer( ) 和Duplicat()相似，只是區(qū)別asReadOnlyBuffer( ) 創(chuàng)建的buffer總是readonly
slice() 和Duplicat()也相似，不同之處在于slice() 將修改buffer的capacity=（limit - position），同時(shí)新buffer以老buffer的當(dāng)前postion作為開始
指針。
I:Byte Buffers 可以獲取不同類型的buffer，另外byte本身也能排序
J:Direct Buffers: 對(duì)于操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，內(nèi)存存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)不一定是連續(xù)的。而Direct buffer直接用于和io設(shè)備進(jìn)行交互，對(duì)于io設(shè)備操作的buffer只能是
direct buffer，如果是nondirect ByteBuffer需要寫入設(shè)備，那么他首先是創(chuàng)建一個(gè)臨時(shí)的direct byteBuffer，然后將內(nèi)容考入這個(gè)臨時(shí)direct buffer，
接著進(jìn)行底層的io操作，完成io操作后，臨時(shí)buffer將被垃圾回收。
ByteBuffer.allocateDirect()創(chuàng)建direct buffer，isDirect( )則判斷buffer是否是direct buffer
K:View Buffers 當(dāng)一堆數(shù)據(jù)被收到后需要先查看他，然后才能確定是send還是怎么處理，這個(gè)時(shí)候就要引入View buffer
View Buffer擁有自己的屬性，比如postion，limit，mark，但是他是和初始buffer共享數(shù)據(jù)的，這個(gè)和duplicated，sliced相似，但是view Buffer
能將raw bytes 映射為指定的基礎(chǔ)類型buffer，這個(gè)也是查看的具體內(nèi)容了，我們也可以認(rèn)為是byte buffer向其他基礎(chǔ)類型buffer的轉(zhuǎn)換
public abstract class ByteBuffer
extends Buffer implements Comparable
{
// This is a partial API listing
public abstract CharBuffer asCharBuffer( );
public abstract ShortBuffer asShortBuffer( );
public abstract IntBuffer asIntBuffer( );
public abstract LongBuffer asLongBuffer( );
public abstract FloatBuffer asFloatBuffer( );
public abstract DoubleBuffer asDoubleBuffer( );
}