003——Netty之Buffer、Channel以及多路复用器Selector

Buffer

1、缓冲区类型

缓冲区类型

2、缓冲区定义

（1）Buffer是一个对象，其中包含写入与读出的数据。是新IO与原IO的重要区别。任何情况下访问NIO中的数据都需要通过缓存区进行操作。
（2）Buffer在代码中体现就是一个数组，本质上就是内存中的一块区域。

Buffer源码

    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的四个属性。mark、position、limit、capacity。

[1] capacity:缓存区容量。设定即不可更改，比如 capacity 为 1024 的 IntBuffer，代表其一次可以存放 1024 个 int 类型的值。当Buffer 的容量达到 capacity，需要清空 Buffer，才能重新写入值。

[2] limit:写模式是记录最大能够写入的数据。读模式下limit等于Buffer实际大小。

[3] position:写模式下position初始值为0，当写入一个值时，position+1，指向下次写入位置。读模式下position会置0，这时将会从头开始读取Buffer中的数据。

[4] mark:Buffer#mark()记录当前position值，用于读写切换时还原position值。

（2）Netty提供了两个指针变量用于读写操作。分别是readerIndex与writeIndex。

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

[1] readerIndex 到 writeIndex为可读度的字节缓存区。

[2] writeIndex 到 capacity为可写的字节缓存区

[3] 0 到 readerIndex为已读字节缓存区

Channel

Channel定义

通道是数据来源与数据写入的目的地。主要分为以下几种，分别是FileChannel(文件通道，用于文件的读和写
)、DatagramChannel(用于 UDP 连接的接收和发送)、SocketChannel(把它理解为 TCP 连接通道，简单理解就是 TCP 客户端)、ServerSocketChannel(TCP 对应的服务端，用于监听某个端口进来的请求)

管道类型

NIO Channel与Java stream区别

对于同一个 Channel全双工，Stream（InputStream、OutputStream）要么读要么写
Channel 可以非阻塞的读写 IO 操作，而 Stream 只能阻塞的读写 IO 操作。
Channel 必须配合 Buffer 使用，总是先读取到一个 Buffer 中，又或者是向一个 Buffer 写入。也就是说，我们无法绕过 Buffer ，直接向 Channel 写入数据。

为什么Netty重写Channel?

[1]Channel是Netty的核心，为了能够与整体架构融合在一起。（待确定）

参考

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

多路复用器Selector

Selector会不断轮询注册在其上的Channel,当某个Channel上发生事件,该Channel就处于就绪状态，会被轮询出来进行后续IO操作。

通过一个线程（多路复用器）Selector可以同时轮询多个Channel，不必一个连接一个线程以一对一的形式应对请求，极大地减少系统开销。

当读或写事件发生时，就会从Selector中获取想用的SelectorKey,SelectionKey中可以找到发生的事件和该事件所发生的具体的SelectableChannel，以获得客户端发送过来的数据.