【NIO】scatter/gather

绝地灬酷狼 2022-05-30 02:19 145阅读 0赞

# 前言 #

Github：[https://github.com/yihonglei/jdk-source-code-reading][https_github.com_yihonglei_jdk-source-code-reading]（java-nio）

# 一 scatter/gather概述 #

Java NIO开始支持scatter/gather，scatter/gather用于描述从Channel中读取或者写入到Channel的操作。

**分散(scatter):** 从Channel中读取数据，"分散"的写入到多个Buffer中。

**聚集(gather):** 从多个Buffer中读取数据"聚集"在一起，写入到一个Channel中。

scatter / gather经常用于需要将传输的数据分开处理的场合，例如传输一个由消息头和消息体组成的消息，

你可能会将消息体和消息头分散到不同的buffer中，这样你可以方便的处理消息头和消息体。

# 二 Scattering Reads #

Scattering Reads是指数据从一个channel读取到多个buffer中。如下图描述：

![Center][]

**代码示例如下：**

package com.jpeony.nio.scattergather;
    
    import java.io.File;
    import java.io.RandomAccessFile;
    import java.nio.ByteBuffer;
    import java.nio.channels.FileChannel;
    
    /**
     * 通道中的数据分散写入到多个缓冲区
     *
     * @author yihonglei
     */
    public class ScatterTest {
        public static void main(String[] args) {
            // 指定构建文件
            File file = new File("C:\\mycode\\hello.txt");
            try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
                 FileChannel channel = raf.getChannel()) {
    
                // 分配缓冲区大小
                ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(48);
                ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
    
                // 缓冲区加入数组
                ByteBuffer[] bufferArray = {header, body};
    
                /**
                 * buffer首先被插入到数组，然后再将数组作为channel.read() 的输入参数。
                 * read()方法按照buffer在数组中的顺序将从channel中读取的数据写入到buffer，
                 * 当一个buffer被写满后，channel紧接着向另一个buffer中写。
                 */
                channel.read(bufferArray);
    
                // Buffer切换模式之前，即处于写模式下，打印Buffer，查看position, limit, capacity属性
                System.out.println(header.toString());
                System.out.println(body.toString());
    
                // Buffer切换为读模式
                header.flip();
                body.flip();
    
                // 分割线
                System.out.println("==============切换模式前后Buffer中position, limit ,capacity属性=================");
    
                // 切换模式之后，打印Buffer，查看position, limit, capacity属性
                System.out.println(header.toString());
                System.out.println(body.toString());
    
                // 打印缓冲区数据
                while (header.hasRemaining()) {
                    System.out.print((char) header.get());
                }
                System.out.println("\n=============================");
                while (body.hasRemaining()) {
                    System.out.print((char) body.get());
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

注意buffer首先被插入到数组，然后再将数组作为channel.read() 的输入参数。

read()方法按照buffer在数组中的顺序将从channel中读取的数据写入到buffer，

当一个buffer被写满后，channel紧接着向另一个buffer中写。

Scattering Reads在移动下一个buffer前，必须填满当前的buffer，这也意味着它不适用于动态消息。

换句话说，如果存在消息头和消息体，消息头必须完成填充（例如 128byte），Scattering Reads才能正常工作。

# 三 Gathering Writes #

Gathering Writes是指数据从多个buffer写入到同一个channel。如下图描述：

![Center 1][]

**代码示例如下：**

package com.jpeony.nio.scattergather;
    
    import java.io.File;
    import java.io.RandomAccessFile;
    import java.nio.ByteBuffer;
    import java.nio.channels.FileChannel;
    
    /**
     * 多个缓冲区中的数据聚合写入到通道
     *
     * @author yihonglei
     */
    public class GatherTest {
        public static void main(String[] args) {
            // 指定构建文件
            File file = new File("C:\\mycode\\hello.txt");
            try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");
                 FileChannel channel = raf.getChannel()) {
    
                // 分配缓冲区大小
                ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(8);
                ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(8);
    
                // 写入数据到Buffer
                header.put(new byte[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8});
                body.put(new byte[]{9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16});
    
                // Buffer放入数组
                ByteBuffer[] bufferArray = {header, body};
    
                // 切换模式之前，即处于写模式下，打印Buffer，查看position, limit, capacity属性
                System.out.println(header.toString());
                System.out.println(body.toString());
    
                // 分割线
                System.out.println("==============切换模式前后Buffer中position, limit ,capacity属性=================");
    
                // 切换为读模式
                header.flip();
                body.flip();
    
                // 切换模式之后打印Buffer，查看position, limit, capacity属性
                System.out.println(header.toString());
                System.out.println(body.toString());
    
                /**
                 * 写入数据到Channel:
                 * buffers数组是write()方法的入参，write()方法会按照buffer在数组中的顺序，将数据写入到channel，
                 * 注意只有position和limit之间的数据才会被写入。
                 */
                long bytes = channel.write(bufferArray);
                System.out.println("从Buffer读取写入到Channel的字节数:" + bytes);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

buffers数组是write()方法的入参，write()方法会按照buffer在数组中的顺序，将数据写入到channel，

注意只有position和limit之间的数据才会被写入。因此，如果一个buffer的容量为128byte，

但是仅仅包含58byte的数据，那么这58byte的数据将被写入到channel中。

因此与Scattering Reads相反，Gathering Writes能较好的处理动态消息。

[https_github.com_yihonglei_jdk-source-code-reading]: https://github.com/yihonglei/jdk-source-code-reading
[Center]: /images/20220530/59c854f8e53c43a7bf7d1647de6368da.png
[Center 1]: /images/20220530/95d3c51e630b4ac991eff72bd2255354.png

【NIO】scatter/gather

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