Nettyの原則の詳細な説明シリーズ（1）--- NIOのBuffer＆Chanel

1。概要

BIO APIでは、入力と出力は、InputStreamとoutPutStreamの2つのストリームを介して実行されます。NIOは、それらの代わりに双方向通信チャネルを使用します。チャネル（チャネル）は、通信を実現するためにバッファー（バッファー）に依存する必要があります。

パイプライン比較ストリームには、ノンブロッキング、オフヒープメモリマッピング、ゼロコピーなどの機能があります。

 

2.バッファ定義

パイプラインはバッファに依存するため、最初にバッファの概念と使用法を紹介しましょう。

データを格納するために、バッファ内に配列が保持されます。バッファは、格納されているデータタイプをサポートせず、一部の基本的なデータタイプのみを格納できます。

読み取り、書き込み、空にする機能があります。スレッドの安全性がなければ、スレッドの安全性を自分で制御する必要があります。

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3.バッファの内部構造

ByteBufferを例にとると、これはBufferのサブクラスであり、Byteタイプのデータを格納するために使用されます。他のバッファーも同様ですが、格納されるデータタイプは異なります。

バイト配列は、データを格納するために内部的に維持されます。

親クラスBufferには、次の4つの重要な属性があります。

• 容量

  配列のサイズを示します

• 制限

  バッファの読み取り可能および書き込み可能な範囲を制限します。デフォルトは容量と同じです。

• ポジション

  現在の読み取りおよび書き込み位置。デフォルトは0で、ビットが読み取られるか書き込まれるたびに+1になります。

• マーク

  リセットのマークを付けて、位置をこの位置に設定します。デフォルトは-1です

4つの位置関係：マーク<=位置<=制限<=容量

4.一般的に使用される操作をバッファリングします

4.1割り当て

バッファのストレージスペースを割り当て、すべての属性を初期化します。例えば：

得られた結果は次のとおりです。

4.2ラップ

配列に基づいてバッファをパックします。位置は0、制限は容量値です。

テストコードは次のとおりです。

バッファの結果は次のとおりです。

4.3プット

バッファに書き込みます。テストコードは次のとおりです。

パッティングの過程で、位置が変更されます。つまり、数値が書き込まれるたびに、位置が1ずつ増加します。7回目の書き込みでは、位置が制限を超え、この時点で例外BufferOverflowExeceptionがスローされます。

4.4フリップ

読み取りの準備をします。入れたら、フリップを実行して位置をリセットし、0に設定します。

後続の読み取り操作は、その位置から開始されます。

テストコードは次のとおりです。

put5を実行した後のバッファの結果は次のとおりです。

次にフリップを実行すると、結果は次のようになります。

結果によると、フリップの役割を確認し、位置を0に設定します。

そして、制限は元の位置に設定され、この時点での制限は読み取りの範囲を制限します。

4.5ゲット

バッファの内容を読み取ります。バッファを読み取るたびに、その位置の後に1つの位置を移動します。

テストコードは次のとおりです。

5番目を読み取ると、このときのバッファの内容は次のようになります。

このときの位置が限界に達していることがわかります。もう一度読むと、エラーが報告され、範囲外の例外BufferUnderflowExceptionが読み取られます

4.6マーク

マークビットを設定し、現在位置を記録します

テストコードは次のとおりです。

マークを実行した後、markプロパティをpositionに設定します。つまり、マークを作成します。

4.7リセット

リセットの機能は、位置の値をマークに設定することです。これは、バッファー内のデータを変更するために使用されます。または、バッファ内のデータを繰り返し読み取ります。

テストコードは次のとおりです。

リセット実行後のバッファ結果は以下のようになります。

マークマークを記録した後、2つの数字を読み取り、2つの数字を修正しました。リセット後、位置はマークで記録された位置に戻ります。このとき、再度書き込むと、バッファ内の2つの数値を変更できます。結果は次のとおりです。

4.8クリア

バッファの属性をリセットしますが、バッファ内のデータはクリアされません

位置の位置を0に設定し、マークを-1に設定します。制限は容量に設定されます

テストコードは次のとおりです。

clearを実行した後、バッファーの結果は次のようになります。

4.9巻き戻し

再読の準備をします。位置を0に設定し、制限を変更しません。マークが-1に設定されている

テストコードは次のとおりです。

巻き戻しを実行した後、バッファの結果は次のようになります。

4.10残り

返される読み取り可能な範囲の数

これは限界位置です

テストコードは次のとおりです

。この時点で、制限は5です。2回読み取った後、残りのメソッドが実行され、返される結果は3で、残りの読み取り可能なコンテンツを示します。

5.シャネル

パイプは、ファイル、ネットワークソケットなどを接続するために使用されます。2つのI / O操作を同時に実行できます。双方向パイプラインと呼ばれます。接続と閉鎖の2つの状態があります。パイプラインの作成時に開いています。閉じられると、I / O操作が呼び出されたときにレポートします。ClosedChannelException 。パイプラインのisOpen 方法により、開状態かどうかを判断することができます。

5.1FileChannelファイルパイプライン

実名は、ファイルの操作に使用されることを示しています。通常の操作に加えて、次の機能もサポートしています。

• ファイルの指定された領域の読み取りと書き込みのサポート

• オフヒープメモリマッピング。大きなファイルの読み取りと書き込みを行う場合、JVMで宣言されたメモリから直接マッピングして、読み取りと書き込みの効率を向上させることができます。

• ゼロコピーテクノロジーは、 データをチャネルに送信する transferFrom かtransferTo、チャネルに直接送信することで、パフォーマンスを大幅に向上させます。

• 他のプログラマーがアクセスできないように、ファイルの指定された領域をロックします

Open FileChannelは、現在、inputStream.getChannel（）やoutputStream.getChannel（）などのストリームを介してのみ開くことができ、入力ストリームを介して開かれたパイプラインにはアクセスのみが可能であり、outputStreamは書き込み用にのみ開くことができます。それ以外の場合、NonWritableChannelExceptionとNonReadableChannelExceptionは別々にスローされます。

パイプで読み取りと書き込みの両方をサポートする場合は、RandomAccessFile 読み取りと書き込みモードを使用する必要があります。

次のテストコードは、ファイルパイプラインの基本的な使用法です。

				//1. 打开文件管道
        FileChannel channel = new RandomAccessFile(file_name,"rw").getChannel();

        ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024); // 声明1024个空间
        // 从文件中 读取数据并写入管道 再写入缓冲 channel.read(buffer); buffer.flip();//上面学的，写完之后，需要将position归0，为了后面的读取做准备 byte[] bytes= new byte[buffer.remaining()]; int i =0; while (buffer.hasRemaining()){ bytes[i++]= buffer.get(); } System.out.println(new String(bytes)); // 把缓冲区数据写入到管道 channel.write(ByteBuffer.wrap("森林大帅哥".getBytes())); channel.close(); 

 

5.2 DatagramChannelUDPソケットパイプ

UDPは接続のないプロトコルであり、DatagramChannelは、このプロトコルがクライアントからメッセージを受信するためのサービスを提供します。

DatagramChannelの基本的な使用法は次のとおりです。

public void test1() throws IOException { DatagramChannel channel=DatagramChannel.open(); // 绑定端口 channel.bind(new InetSocketAddress(8080)); ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(8192); while (true){ buffer.clear(); // 清空还原 channel.receive(buffer); // 阻塞 buffer.flip(); byte[] bytes=new byte[buffer.remaining()]; buffer.get(bytes); System.out.println(new String(bytes)); } } 

 

コマンドnc-uv127.0.0.1 8080を使用して、指定されたipポート番号にudpを送信します

アイデアコンソールは次のように出力されます。

5.3TCPソケットパイプ

TCPは接続プロトコルであり、通信は接続が確立された後にのみ実行できます。これには、次の2つのパイプラインが必要です。

• ** ServerSocketChannel：**クライアントとの接続を確立するために使用されます

• ** SocketChannel：**クライアントとのメッセージの読み取りと書き込みに使用されます

テストコードは次のとおりです。

@Test
public void test1() throws IOException { // 用于与客户端建立连接 ServerSocketChannel channel = ServerSocketChannel.open(); channel.bind(new InetSocketAddress(8080)); while (true) {//循环接收请求，分配子线程去执行请求 // 用于和客户端进行消息读写 SocketChannel socketChannel = channel.accept(); handle(socketChannel); } } public void handle(final SocketChannel socketChannel) throws IOException { // 2.通信 Thread thread = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8192); while (true) { try { buffer.clear(); socketChannel.read(buffer); // 从buffer 当中读出来 buffer.flip(); byte[] bytes = new byte[buffer.remaining()]; buffer.get(bytes); String message = new String(bytes); System.out.println(message); // 写回去 buffer.rewind(); socketChannel.write(buffer); if (message.trim().equals("exit")) { break; } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } try { socketChannel.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }); thread.start(); } 

 

コマンドTCPサービスtelnet127.0.0.18080でテストできます