Buffer基本原理

Buffer 类是 java.nio 的构造基础。一个 Buffer 对象是固定数量的数据的容器，其作用是一个存储器，或者分段运输区，在这里，数据可被存储并在之后用于检索。缓冲区可以被写满或释放。对于每个非布尔原始数据类型都有一个缓冲区类，即 Buffer 的子类有：ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer 和 ShortBuffer，是没有 BooleanBuffer 之说的。尽管缓冲区作用于它们存储的原始数据类型，但缓冲区十分倾向于处理字节。非字节缓冲区可以在后台执行从字节或到字节的转换，这取决于缓冲区是如何创建的。
容量(Capacity)：缓冲区能够容纳的数据元素的最大数量。这一容量在缓冲区创建时被设定，并且永远不能被改变。

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

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
创建了一个1024的缓存区

上界(Limit)：缓冲区的第一个不能被读或写的元素。缓冲创建时，limit 的值等于 capacity 的值。此时 limit=capacity = 1024，如果我们在程序中设置了 limit = 512，Buffer 的容量为 1024，但是从 512 之后既不能读也不能写，因此可以理解成，Buffer 的实际可用大小为 512。
位置(Position)：下一个要被读或写的元素的索引。位置会自动由相应的 get() 和 put() 函数更新。
如果我们往缓存中放入"hello",此时position的位置就是5，但是要读出hello,就要把positon置为0，并且limit置为5，api中flip()函数当我们从写模式切换到读模式的时候使用。

public Buffer flip() {
    limit = position;
    position = 0;
    mark = -1;
    return this;
}

标记(Mark)：一个备忘位置。标记在设定前是未定义的(undefined)。使用场景是，假设缓冲区中有 10 个元素，position 目前的位置为 2(也就是如果get的话是第三个元素)，现在只想发送 6 - 10 之间的缓冲数据，此时我们可以 buffer.mark(buffer.position())，即把当前的 position 记入 mark 中，然后 buffer.postion(6)，此时发送给 channel 的数据就是 6 - 10 的数据。发送完后，我们可以调用 buffer.reset() 使得 position = mark，因此这里的 mark 只是用于临时记录一下位置用的。

clear() 函数将缓冲区重置为空状态。它并不改变缓冲区中的任何数据元素，而是仅仅将 limit 设为容量的值，并把 position 设回 0。
compact方法，会将position置为 limit-position，意味着什么，假设limit=10，position=3，意味着这个缓存块我们已经读到第三个，还剩下7个没有读，最新的position=7，也就是最新一次存数据会从第7个开始写，并且会将原来未读取的数据copy一份放在前7个块中。

Channel

既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的读写通常是单向的。
通道可以异步地读写。
通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。

FileChannel：从文件中读写数据

DatagramChannel：通过UDP读写网络中的数据

SocketChannel：通过TCP读写网络中的数据

ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

面向Stream和面向Buffer

Java NIO和IO之间最大的区别是IO是面向流（Stream）的，NIO是面向块（buffer）的，所以，这意味着什么？

面向流意味着从流中一次可以读取一个或多个字节，拿到读取的这些做什么你说了算，这里没有任何缓存（这里指的是使用流没有任何缓存，接收或者发送的数据是缓存到操作系统中的，流就像一根水管从操作系统的缓存中读取数据）而且只能顺序从流中读取数据，如果需要跳过一些字节或者再读取已经读过的字节，你必须将从流中读取的数据先缓存起来。

面向块的处理方式有些不同，数据是先被 读/写到buffer中的，根据需要你可以控制读取什么位置的数据。这在处理的过程中给用户多了一些灵活性，然而，你需要额外做的工作是检查你需要的数据是否已经全部到了buffer中，你还需要保证当有更多的数据进入buffer中时，buffer中未处理的数据不会被覆盖

阻塞IO和非阻塞IO

所有的Java IO流都是阻塞的，这意味着，当一条线程执行read()或者write()方法时，这条线程会一直阻塞知道读取到了一些数据或者要写出去的数据已经全部写出，在这期间这条线程不能做任何其他的事情

java NIO的非阻塞模式(Java NIO有阻塞模式和非阻塞模式，阻塞模式的NIO除了使用Buffer存储数据外和IO基本没有区别)允许一条线程从channel中读取数据，通过返回值来判断buffer中是否有数据，如果没有数据，NIO不会阻塞，因为不阻塞这条线程就可以去做其他的事情，过一段时间再回来判断一下有没有数据

NIO的写也是一样的，一条线程将buffer中的数据写入channel，它不会等待数据全部写完才会返回，而是调用完write()方法就会继续向下执行

Selectors

Java NIO的selectors允许一条线程去监控多个channels的输入，你可以向一个selector上注册多个channel，然后调用selector的select()方法判断是否有新的连接进来或者已经在selector上注册时channel是否有数据进入。selector的机制让一个线程管理多个channel变得简单。