BIO的局限性

　　Server端應該使用盡肯能少的線程來處理多個client請求。BIO下，每個client都要創(chuàng)建一個對應的線程來處理，線程數量越多，上限文切換造成的資源損耗越大。在BIO中使用線程池，就意味著線程池中的維護的線程數就是server端支持最多有多少個client來連接。

NIO Buffer

　　一個Buffer對象是固定數量的數據的容器。其作用是一個存儲器或分段運輸區(qū)，在這里數據可以被存儲并在之后用于檢索。對于每個非布爾原始數據類型都有一個緩沖區(qū)類。盡管緩沖區(qū)作用于他們存儲的原始數據類型，但緩沖區(qū)十分傾向于處理字節(jié)。緩沖區(qū)的工作與通道緊密聯系。通道是I/O傳輸發(fā)生是通過的入口，而緩沖區(qū)是這些數據傳輸的來源或目標。對于離開緩沖區(qū)的傳輸，是將緩沖區(qū)的數據傳送到通道。對于傳回緩沖區(qū)的傳輸，是將通道的數據放置在緩沖區(qū)中。這種在協(xié)同對象之間進行的緩沖區(qū)數據傳遞是高校數據處理的關鍵。

　　Buffer定義所有緩沖區(qū)類型共有的曹鄒，無論是它們所包含的數據類型還是可能具有的特定行為。

　　緩沖區(qū)是包在一個對象內的基本數據元素數組。Buffer類的優(yōu)點是他將關于數據的數據內容和信息包含在一個單一的對象中。Buffer類以及它專有的子類定義了一個用于處理數據緩沖的API。

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

  public final int capacity();
  public final int position();
  public final Buffer position(int newPosition);
  public final int limit();
  public final Buffer limit(int newLimit);
  public final Buffer mark();
  public final Buffer reset();
  public final Buffer clear();
  public final Buffer flip();
  public final Buffer rewind();
  public final int remaining();
  public final boolean hasRemaining();
  public abstract boolean isReadOnly();

  public abstract boolean hasArray();
  public abstract Object array();
  public abstract int arrayOffset();
  public abstract boolean isDirect(); 
}

容量(Capacity)：緩沖區(qū)能夠容納的數據元素的最大數量，可以理解為數組的長度。在緩沖區(qū)創(chuàng)建時被設定，并且永不能改變

上界(Limit)：緩沖區(qū)的第一個不能被讀或寫的元素的索引。或說緩沖區(qū)中現存元素的技數

位置(Position)：下一個要被讀寫的元素的索引。Buffer類提供了get()和put()函數來讀取或存入數據，position位置會自動進行相應的更新

標記(Mark)：一個備忘位置。調用mark()來設定mark = position。調用reset()設定position = mark。標記在設定前是未定義的。

public abstract class ByteBuffer{
  public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity);
  public static ByteBuffer allocate(int capacity);
  public static ByteBuffer wrap(byte[] array);
  public static ByteBuffer wrap(byte[] array, int offset, int length);

  public abstract byte get();
  public abstract byte get(int index);
  public abstract ByteBuffer put(byte b);
  public abstract ByteBuffer put(int index, int b);
}

　　新的緩沖區(qū)是由分配(allocate)或包裝(wrap)操作創(chuàng)建的。allocate操作創(chuàng)建一個緩沖區(qū)對象并分配一個私有的空間來儲存容量大小的數據元素。wrap操作創(chuàng)建一個緩沖區(qū)對象但是不分配任何空間來儲存數據元素。它使用你所提供的的數組作為存儲空間來儲存穿沖去中的數據元素。

　　存儲操作時通過get和put操作進行的，get和put可以使相對的或是絕對的。相對方案是不帶有索引參數的函數。當相對函數被調用時，位置在返回時前進一。若位置前進過多，相對運算就會拋出異常。絕對存取不會影響緩沖區(qū)的位置屬性，但若提供的索引超出范圍，也將拋出IndexOutOfBoundsException異常。

　　flip()函數可以將position值重新設為0，同時將limit設置為當當前緩沖區(qū)內的最后一個元素的索引。rewind()將position設置為0單不會改變limit的值。

　　clear()函數可以讓緩沖區(qū)恢復到初始狀態(tài)，但并不改變緩沖區(qū)中的任何數據元素。即position=0， limit=capacity，mark=-1。

　　mark()方法能使緩沖區(qū)記住一個position并在之后將其返回。緩沖區(qū)的標記在mark()行數被調用之前是未定義的，值為-1，調用時mark被設為當前的position的值。reset()函數將position設為當前的mark值。若mark未定義，調用reset()將導致InvalidMarkException異常。
　　compact()方法會將未讀數據元素需要下移以使第一個元素索引為0。

復制緩沖區(qū)

　　緩沖區(qū)的復制有兩種：

　　　　完全復制：調用duplicate()或asReadOnluBuffer()函數

　　　　部分復制：調用slice()

　　duolicate()函數創(chuàng)建了一個與原始緩沖區(qū)相似的新緩沖區(qū)。兩個緩沖區(qū)共享數據元素，擁有同樣的容量，但每個緩沖區(qū)擁有各自的位置，上界和標記屬性。對一個緩沖區(qū)的數據元素所做的改變會反映在另一個緩沖區(qū)上。若原始的緩沖區(qū)為只讀或直接緩沖區(qū)，那新的緩沖區(qū)將繼承這些屬性。

CharBuffer buffer = CharBuffer.allocate(8);
buffer.position(3).limit(6).mark().position(5);
CharBuffer dupBuffer = buffer.duplicate();
buffer.clear();

　　asReadOnlyBuffer()函數來生成一個只讀的緩沖區(qū)視圖。這個新的緩沖區(qū)不允許使用put()，并且isReadOnly()會返回true。對這一只讀緩沖區(qū)調用put()函數會導致ReadOnlyBufferException異常

直接緩沖區(qū)

　　直接字節(jié)緩沖區(qū)通常是I/O操作最好的選擇。在設計方面，它們支持JVM可用的最高效I/O機制。非直接字節(jié)緩沖區(qū)可以被傳遞給通道，但這樣可能會導致性能損耗。通常非直接緩沖不可能成為一個本地I/O操作的目標。若向一個通道中傳遞一個非直接ByteBuffer對象用于寫入，通道可能會在每次調用中隱含地進行下面的操作:

　　　　1. 創(chuàng)建一個臨時的直接ByteBuffer對象

　　　　2. 將非直接緩沖區(qū)的內容復制到臨時緩沖區(qū)中

　　　　3. 使用臨時緩沖區(qū)執(zhí)行低層次I/O操作

　　　　4. 臨時緩沖區(qū)對象離開作用域，并最終成為被回收的無用數據

　　直接緩沖區(qū)是I/O的最佳選擇，但可能比創(chuàng)建非直接緩沖區(qū)要花費更高的成本。直接緩沖區(qū)使用的內存是通過調用給本地操作系統(tǒng)方面的代碼分配的，繞過了JVM堆棧。建立和銷毀直接緩沖區(qū)會明顯比具有堆棧的緩沖區(qū)更加破費，具體取決于操作系統(tǒng)和JVM的實現。直接緩沖區(qū)的內存區(qū)域不受無用存儲單元收集支配。

　　直接ByteBuffer是通過調用具有所需容量的ByteBuffer.allocateDirect()函數產生的。通常用wrap()函數所創(chuàng)建的被包裝的緩沖區(qū)總是非直接的。通過緩沖區(qū)的isDirect()方法來判斷是否是直接緩沖區(qū)。

　　讀取數據總是需要通過內核空間傳遞到用戶空間，而往外寫數據總是要通過用戶空間到內核空間。JVM堆棧屬于用戶空間。直接緩沖區(qū)就是內核空間。內核空間的存在java中是通過Unsafe這個類來調用的。

　　

內存映射緩沖區(qū)

　　映射緩沖區(qū)是帶有存儲的文件，通過內存映射來存取數據元素的字節(jié)緩沖區(qū)。映射緩沖區(qū)通常是直接存取內存的，只能通過FileChannel類來創(chuàng)建。映射緩沖區(qū)的用法和直接緩沖區(qū)類似，但MappedByteBuffer對象可以獨立于文件存取形式的許多特定字符。

　　MappedByteBuffer在大文件處理方面性能比較好。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Buffer的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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