Scatter/Gather I/O

Scatter/Gather I/Oは、翻訳すると分散/集約I/O(Vectord I/Oとも呼ばれる)です.1回の呼び出しで複数のバッファを入出力できる方式であり、複数のバッファデータを一度にデータストリームに書き込むこともできるし、1つのデータストリームを複数のバッファに読み出すこともできる
Scatter/Gather I/Oを使用する主な理由は、1回のI/O操作で複数のBufferの読み書きを処理できるためである
各種オペレーティングシステムにはScatter/Gather I/Oの関数ライブラリが用意されており、簡単に呼び出すことができます.いくつかの高度な言語についても、それに対応して実現されています.
Javaでの実装
JavaではScatter/Gather I/Oの実装も提供されており、対応するインタフェースはjava.nio.channels.ScatteringByteChannel/java.nio.channels.GatheringByteChannelでjavaのnioパッケージの下にある.
まずインタフェース定義を見てみましょう.

public interface ScatteringByteChannel extends ReadableByteChannel
{
    public long read (ByteBuffer [] dsts) throws IOException;
    public long read (ByteBuffer [] dsts, int offset, int length) throws IOException;
}
 
public interface GatheringByteChannel extends WritableByteChannel
{
    public long write(ByteBuffer[] srcs) throws IOException;
    public long write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length) throws IOException;
}

FileChannel/`SocketChanel ， FileChannel/SocketChanel`の場合はScatter/Gather I/Oをそのまま使用できるので、使用も簡単です
Javaでの使用例
次の例では、2つのByteBuyfferが作成され、1つのByteBufferはランダム数を格納し、もう1つのByteBufferはランダム文字列を格納します.
第1ステップでは、2つのByteBufferのデータをGatheringByteChannel`を使用して`FileChannelに書き込む
第2部では、2つのByteBufferにFileChannelのデータをScatteringByteChannelを用いて読み出す
ステップ3では、読み出したデータが一致しているかどうかを確認します.
サンプルコードソース:https://howtodoinjava.com/java/nio/nio-scatter-gather-vectored-io/

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.GatheringByteChannel;
import java.nio.channels.ScatteringByteChannel;
 
public class ScatteringAndGatheringIOExample 
{
    public static void main(String params[]) 
    {
        String data = "Scattering and Gathering example shown in howtodoinjava.com";
         
        gatherBytes(data);
        scatterBytes();
    }
 
    /*
     * gatherBytes() reads bytes from different buffers and writes to file
     * channel. Note that it uses a single write for both the buffers.
     */
    public static void gatherBytes(String data) 
    {
        //First Buffer holds a random number
        ByteBuffer bufferOne = ByteBuffer.allocate(4);
         
        //Second Buffer holds data we want to write
        ByteBuffer buffer2 = ByteBuffer.allocate(200);
 
        //Writing Data sets to Buffer
        bufferOne.asIntBuffer().put(13);
        buffer2.asCharBuffer().put(data);
         
        //Calls FileOutputStream(file).getChannel()
        GatheringByteChannel gatherer = createChannelInstance("test.txt", true);
 
        //Write data to file
        try
        {
            gatherer.write(new ByteBuffer[] { bufferOne, buffer2 });
        } 
        catch (Exception e) 
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 
    /*
     * scatterBytes() read bytes from a file channel into a set of buffers. Note that
     * it uses a single read for both the buffers.
     */
    public static void scatterBytes() 
    {
        //First Buffer holds a random number
        ByteBuffer bufferOne = ByteBuffer.allocate(4);
         
        //Second Buffer holds data we want to write
        ByteBuffer bufferTwo = ByteBuffer.allocate(200);
 
        //Calls FileInputStream(file).getChannel()
        ScatteringByteChannel scatterer = createChannelInstance("test.txt", false);
         
        try
        {
            //Reading from the channel
            scatterer.read(new ByteBuffer[] { bufferOne, bufferTwo });
        } 
        catch (Exception e) 
        {
            e.printStackTrace();
        }
 
         
        //Read the buffers seperately
        bufferOne.rewind();
        bufferTwo.rewind();
 
        int bufferOneContent = bufferOne.asIntBuffer().get();
        String bufferTwoContent = bufferTwo.asCharBuffer().toString();
         
        //Verify the content
        System.out.println(bufferOneContent);
        System.out.println(bufferTwoContent);
    }
     
     
    public static FileChannel createChannelInstance(String file, boolean isOutput) 
    {
        FileChannel fc = null;
        try
        {
            if (isOutput) {
                fc = new FileOutputStream(file).getChannel();
            } else {
                fc = new FileInputStream(file).getChannel();
            }
        } 
        catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return fc;
    }
}

Nettyの実現??
NettyにはCompositeByteBufが提供されており、Scatter/Gather I/Oに似ているように見えますが、JDKが持参したものとは全く別のもので、NettyはJavaレベルでBufferを組み合わせただけです
リファレンス

Chapter 4. Advanced File I/O - 《Linux System Programming 2nd Edition by Robert Love》

https://en.wikipedia.org/wiki/Vectored_I/O?oldformat=true

分散/集積IO(scatter/gather)及びiovec構造体

Java NIO Vectored IO