From 3c3ab1f41efa67b473101c7dc6d7a1b8c766cd43 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: asahi <mikiyashiki@outlook.com>
Date: Sun, 25 Aug 2024 23:38:56 +0800
Subject: [PATCH] =?UTF-8?q?=E9=98=85=E8=AF=BBnio=E6=96=87=E6=A1=A3?=
MIME-Version: 1.0
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Content-Transfer-Encoding: 8bit

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 java se/nio.md | 120 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 1 file changed, 120 insertions(+)

diff --git a/java se/nio.md b/java se/nio.md
index 487c13f..c2c74c2 100644
--- a/java se/nio.md	
+++ b/java se/nio.md	
@@ -36,3 +36,123 @@ buffer的本质是一个字节数组，buffer提供了对数据的结构化访
 
 上述的每个Buffer类都实现了Buffer接口，除了ByteBuffer之外，其他每个Buffer类型都拥有相同的操作。由于ByteBuffer被绝大多数标准io操作锁使用，故而ByteBuffer除了拥有上述操作外，还拥有一些额外的操作。
 
+#### Buffer设计
+Buffer是存储指定primitive type数据的容器（Long,Byte,Int,Float,Char,Double,Short），buffer是线性并且有序的。
+
+buffer的主要属性包括capacity、limit和position：
+- capacity：buffer的capacity是其可以包含的元素数量，capacity不可以为负数并且不可以被改变
+- limit：buffer的limit代表buffer中第一个不应该被读/写的元素下表，`（例如buffer的capacity为5，但是其中只包含3个元素，那么limit则为3）`，limit不能为负数，并且limit不可以比capacity大
+- position：position代表下一个被读/写元素的下标，position部为负数也不应该比limit大
+
+#### 传输数据
+buffer的每个子类都定义了get/put类似的操作，相应的read或write操作会从position转移一个或多个元素的数据，如果请求转移的数据比limit大，那么相应的get操作会抛出`BufferUnderflowException`，set操作则是会抛出`BufferOverflowException`；在上述两种情况下，没有数据会被传输。
+
+#### mark & reset
+buffer的mark操作标识对buffer执行reset操作后position会被重置到的位置。mark并非所有情况下都被定义，当mark被定义时，其应该不为负数并且不应该比position大。如果position或limit被调整为比mark更小的值之后，mark值将会被丢弃。如果在mark没有被定义时调用reset操作，那么会抛出`InvalidMarkException`异常。
+
+> #### 属性之间的大小关系
+>
+> `0<=mark<=position<=limit<=capacity`
+
+#### clear/flip/rewind
+除了对buffer定义mark/reset操作之外，buffer还定义了如下操作：
+- `clear()`：使buffer可以执行新的sequence channel-read操作或relative put操作
+  - clear操作会将limit设置为capacity的值并且将position设置为0
+- `flip()`：使buffer可以执行sequence channel-wirte操作和relative get操作：
+  - flip操作会将limit设置为position，并且将position设置为0
+- `rewind()`：使buffer中的数据可以重新被读取：
+  - rewind操作会将position设置为0，limit保持不变
+
+> 在向buffer写入数据之前，应该调用`clear()`方法，将limit设置为capacity并将position设置为0，从而可以向[0, capacity-1]的范围内写入数据
+>
+> 当写入完成之后，想要从buffer中读取数据时，需要先调用`flip()`方法，将limit设置为position并且将position设置为0，从而可以读取[0, position-1]范围内的数据
+>
+> 如果想要对buffer中的数据进行重新读取，可以调用`rewind()`方法，其将position设置为0，从而可以对[0, limit-1]范围内的数据重新进行读取。
+
+### Channel
+Channel为一个对象，可以从channel中读取数据或向channel写入数据。将传统io和nio相比较，channel类似于stream。
+
+Channel和Stream不同的是，channel为双向的，而Stream则仅支持单项（InputStream或OutputStream）。一个开启的channel可以被用于读取、写入或同时读取或写入。
+
+## Channel读写
+向channel读取或写入数据十分简单：
+- 读：仅需创建一个buffer对象，并且访问channel将数据读取到buffer对象中
+- 写：创建一个buffer对象，并将数据填充到buffer对象，之后访问channel并将bufffer中的数据写入到channel中
+
+### 读取文件
+通过nio读取文件分为如下步骤：
+1. 从FileInputStream中获取Channel
+2. 创建buffer对象
+3. 将channel中的数据读取到buffer
+
+示例如下所示：
+```java
+FileInputStream fin = new FileInputStream( "readandshow.txt" );
+// 1. 获取channel
+FileChannel fc = fin.getChannel();
+// 2. 创建buffer
+ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
+// 3. 将数据从channel中读取到buffer中
+fc.read( buffer );
+```
+
+> 如上述示例所示，在从channel读取数据时，无需指定向buffer中读取多少字节的数据，每个buffer内部中都有一个复杂的统计系统，会跟踪已经读取了多少字节的数据、buffer中还有多少空间用于读取更多数据。
+
+### 写入文件
+通过nio写入文件步骤和读取类似，示例如下所示：
+```java
+FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "writesomebytes.txt" );
+// 1. 获取channel
+FileChannel fc = fout.getChannel();
+// 2. 创建buffer对象
+ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
+for (int i = 0; i < message.length; ++i) {
+  buffer.put(message[i]);
+}
+
+buffer.flip();
+
+// 3. 将buffer中的数据写入到channel中
+fc.write(buffer);
+```
+
+在向channel写入数据时，同样无需指定需要向channel写入多少字节的数据，buffer内部的统计系统同样会追踪buffer中含有多少字节的数据、还有多少数据待写入。
+
+### 同时读取和写入文件
+同时读取和写入文件的示例如下所示：
+```java
+public class CopyFile {
+  static public void main(String args[]) throws Exception {
+    if (args.length < 2) {
+      System.err.println("Usage: java CopyFile infile outfile");
+      System.exit(1);
+    }
+
+    String infile = args[0];
+    String outfile = args[1];
+
+    try (FileInputStream fin = new FileInputStream(infile);
+        FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outfile)) {
+
+      FileChannel fcin = fin.getChannel();
+      FileChannel fcout = fout.getChannel();
+
+      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
+
+      while (true) {
+        buffer.clear();
+        int r = fcin.read(buffer);
+
+        if (r == -1) {
+          break;
+        }
+
+        buffer.flip();
+        fcout.write(buffer);
+      }
+    }
+  }
+}
+```
+
+在上述示例中，通过`channel.read(buffer)`的返回值来判断是否已经读取到文件末尾，如果返回值为-1，那么代表文件读取已经完成。