Buffer

1、緩衝區型別

2、緩衝區定義

（1）Buffer是一個物件，其中包含寫入與讀出的資料。是新IO與原IO的重要區別。任何情況下訪問NIO中的資料都需要通過快取區進行操作。
（2）Buffer在程式碼中體現就是一個數組，本質上就是記憶體中的一塊區域。

Buffer原始碼

    public abstract class Buffer {
    // Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
    private int mark = -1;
    private int position = 0;
    private int limit;
    private int capacity;

    // Used only by direct buffers
    // NOTE: hoisted here for speed in JNI GetDirectBufferAddress
    long address;

    // Creates a new buffer with the given mark, position, limit, and capacity,
    // after checking invariants.
    //
    Buffer(int mark, int pos, int lim, int cap) {       // package-private
        if (cap < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Negative capacity: " + cap);
        this.capacity = cap;
        limit(lim);
        position(pos);
        if (mark >= 0) {
            if (mark > pos)
                throw new IllegalArgumentException("mark > position: ("
                                                   + mark + " > " + pos + ")");
            this.mark = mark;
        }
    }
    
    ...省略
}
 

（1）BUffer的四個屬性。mark、position、limit、capacity。

• [1] capacity:快取區容量。設定即不可更改，比如 capacity 為 1024 的 IntBuffer，代表其一次可以存放 1024 個 int 型別的值。當Buffer 的容量達到 capacity，需要清空 Buffer，才能重新寫入值。  

• [2] limit:寫模式是記錄最大能夠寫入的資料。讀模式下limit等於Buffer實際大小。  

• [3] position:寫模式下position初始值為0，當寫入一個值時，position+1，指向下次寫入位置。讀模式下position會置0，這時將會從頭開始讀取Buffer中的資料。
   
  

• [4] mark:Buffer#mark()記錄當前position值，用於讀寫切換時還原position值。

（2）Netty提供了兩個指標變數用於讀寫操作。分別是readerIndex與writeIndex。

•  +-------------------+------------------+------------------+
  | discardable bytes |  readable bytes  |  writable bytes  |
  |                   |     (CONTENT)    |                  |
  +-------------------+------------------+------------------+
  |                   |                  |                  |
  0      <=      readerIndex   <=   writerIndex    <=    capacity
   
  

• [1] readerIndex 到 writeIndex為可讀度的位元組快取區。

• [2] writeIndex 到 capacity為可寫的位元組快取區

• [3] 0 到 readerIndex為已讀位元組快取區  

Channel

Channel定義

通道是資料來源與資料寫入的目的地。主要分為以下幾種，分別是FileChannel(檔案通道，用於檔案的讀和寫
)、DatagramChannel(用於 UDP 連線的接收和傳送)、SocketChannel(把它理解為 TCP 連線通道，簡單理解就是 TCP 客戶端)、ServerSocketChannel(TCP 對應的服務端，用於監聽某個埠進來的請求)

NIO Channel與Java stream區別

• 對於同一個 Channel全雙工，Stream（InputStream、OutputStream）要麼讀要麼寫
• Channel 可以非阻塞的讀寫 IO 操作，而 Stream 只能阻塞的讀寫 IO 操作。
  
• Channel 必須配合 Buffer 使用，總是先讀取到一個 Buffer 中，又或者是向一個 Buffer 寫入。也就是說，我們無法繞過 Buffer ，直接向 Channel 寫入資料。

為什麼Netty重寫Channel?

• [1]Channel是Netty的核心，為了能夠與整體架構融合在一起。（待確定）

參考

[1] http://ifeve.com/java-nio-all/

多路複用器Selector

Selector會不斷輪詢註冊在其上的Channel,當某個Channel上發生事件,該Channel就處於就緒狀態，會被輪詢出來進行後續IO操作。

通過一個執行緒（多路複用器）Selector可以同時輪詢多個Channel，不必一個連線一個執行緒以一對一的形式應對請求，極大地減少系統開銷。

當讀或寫事件發生時，就會從Selector中獲取想用的SelectorKey,SelectionKey中可以找到發生的事件和該事件所發生的具體的SelectableChannel，以獲得客戶端傳送過來的資料.

NIO服務端