NIO分析

Nio最核心的是Reactor模式
Selector使用一个线程来管理多个通道，做轮询选择准备好的通道
- 这种轮询方式处理多线程请求时不需要上下文切换
更详细的解析参考blog:NIO详解

为什么需要NIO

BIO读写速度慢
BIO的阻塞特性将一部分时间浪费在等待IO操作上，同时大量创建、管理、销毁以及上下文切换使得性能下降和消耗大量系统资源

解决方式

提高IO读写速度，同时采取非阻塞方式读取，减少等待时间
提高线程的使用率，减少系统资源的消耗（线程池）
对于频繁的IO操作系统，IO是瓶颈，NIO可以更好结余IO操作的时间
Stream/Reader的读写单位是byte/char, NIO的单位是buffer

NIO概述

Java NIO由以下3个核心部分组成：

Channels 与 Buffers（通道和缓冲区）：标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于Channel和Buffer进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。
- 这些通道覆盖了UDP和TCP网络IO，以及文件IO
Selectors（选择器）：Java NIO引入了选择器的概念，选择器用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个的线程可以监听多个数据通道
- 在一个单线程中使用一个Selector处理多个Channel
- 要使用Selector，得向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有如新连接进来，数据接收等。

NIO实现代码分析

Buffer

NIO读写的容器，从Buffer中读取数据或者将数据写入到Buffer中

对比上诉InputSteam/OutputStream， Stream用byte数组byte[]来做缓存，状态无法记录，不知道读/写了多少，还有多少是有效字节，下次从哪里开始读/写

Buffer内部的3个控制位置字段

position：下一个要读/写的位置
- 读：position指定了下一个字节将放到数组的哪一个元素中。因此，如果您从通道中读三个字节到缓冲区中，那么缓冲区的 position 将会设置为3，指向数组中第四个元素
- 写：position 值跟踪从缓冲区中获取了多少数据。更准确地说，它指定下一个字节来自数组的哪一个元素。因此如果从缓冲区写了5个字节到通道中，那么缓冲区的 position 将被设置为5，指向数组的第六个元素。
limit：有效位置边界
- 读：能读到的最大位置
- 写：可以被写到的最大位置
capacity：容量

一般而言，position <= limit <= capacity

关于filp() 和 clear()

filp() 用在 read 和 write 之间，使 ready to write
clear() 用在write 和下一次 read 之间，使 ready to read

Buffer的获取

1. allocate通过工厂构造：使用堆内内存

public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
    if(capacity < 0){
        throw new IlleagalArgumentException();
    }
    return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
}

2.wrap封装byte数组：使用堆内内存

public static ByteBuffer wrap(byte[] array, int offset, int length){
    try {
        return new HeapByteBuffer(array, offset, length);
    }catch(IlleagalArgumentException x) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
}

3.allocateDirect：使用堆外内存

public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity){
    return new DirectByteBuffer(capacity);
}

Channel

NIO中Input/Oupt的管道

矿山（File)，矿道（Channel）,矿车（Buffer）
Channel 不同于 InputStream/OutputStream，Channel是双向的，即可作为读的管道也可作为写的管道

Selector(选择器)

选择器是Java NIO中能够检测到一到多个NIO通道，并能够知道通道是否为事件（例如读写）做好准备的组件。这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个连接。

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