NIO之Buffer解读（上）

Buffer 简介

Java NIO 中的 Buffer 用于和 NIO 通道进行交互。数据是从通道读入缓冲区，从缓冲 区写入到通道中的。

缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装 成 NIO Buffer 对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。缓冲区实际上是 一个容器对象，更直接的说，其实就是一个数组，在 NIO 库中，所有数据都是用缓冲 区处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的； 在写入数据时，它也是写入到 缓冲区中的；任何时候访问 NIO 中的数据，都是将它放到缓冲区中。而在面向流 I/O 系统中，所有数据都是直接写入或者直接将数据读取到 Stream 对象中。

在 NIO 中，所有的缓冲区类型都继承于抽象类 Buffer，最常用的就是 ByteBuffer， 对于 Java 中的基本类型，基本都有一个具体 Buffer 类型与之相对应，它们之间的继 承关系如下图所示：

Buffer 的基本用法

使用步骤

1、使用 Buffer 读写数据，一般遵循以下四个步骤：

（1）写入数据到 Buffer

（2）调用 flip()方法

（3）从 Buffer 中读取数据

（4）调用 clear()方法或者 compact()方法

当向 buffer 写入数据时，buffer 会记录下写了多少数据。一旦要读取数据，需要通过 flip()方法将 Buffer 从写模式切换到读模式。在读模式下，可以读取之前写入到 buffer 的所有数据。一旦读完了所有的数据，就需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有 两种方式能清空缓冲区：调用 clear()或 compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲 区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起 始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

使用 Buffer 的例子

1. @Test
2. public void testConect2() throws IOException {
3. RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("d:\\atguigu/01.txt", "rw");
4. FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
5. 
6. //create buffer with capacity of 48 bytes
7. ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
8. int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer. 
9. while (bytesRead != -1) {
10.             buf.flip(); //make buffer ready for read
11. while(buf.hasRemaining()){
12.                 System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time
13.             }buf.clear(); //make buffer ready for writing
14.             bytesRead = inChannel.read(buf);
15.         }
16.         aFile.close();
17.     }

使用 IntBuffer 的例子

1. @Test
2. public void testConect3() throws IOException {
3. // 分配新的 int 缓冲区，参数为缓冲区容量
4. // 新缓冲区的当前位置将为零，其界限(限制位置)将为其容量。
5. // 它将具有一个底层实现数组，其数组偏移量将为零。
6. IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(8);
7. for (int i = 0; i < buffer.capacity(); ++i) {
8. int j = 2 * (i + 1);
9. // 将给定整数写入此缓冲区的当前位置，当前位置递增
10.             buffer.put(j);
11.         }
12. // 重设此缓冲区，将限制设置为当前位置，然后将当前位置设置为 0
13.         buffer.flip();
14. // 查看在当前位置和限制位置之间是否有元素
15. while (buffer.hasRemaining()) {
16. // 读取此缓冲区当前位置的整数，然后当前位置递增
17. int j = buffer.get();
18.             System.out.print(j + " ");
19.         }
20.     }

Buffer 的 capacity、position 和 limit

为了理解 Buffer 的工作原理，需要熟悉它的三个属性：

- Capacity

- Position

- limit

position 和 limit 的含义取决于 Buffer 处在读模式还是写模式。不管 Buffer 处在什么 模式，capacity 的含义总是一样的。

这里有一个关于 capacity，position 和 limit 在读写模式中的说明：

capacity

作为一个内存块，Buffer 有一个固定的大小值，也叫“capacity”.你只能往里写 capacity 个 byte、long，char 等类型。一旦 Buffer 满了，需要将其清空（通过读数 据或者清除数据）才能继续写数据往里写数据。

position

1）写数据到 Buffer 中时，position 表示写入数据的当前位置，position 的初始值为 0。当一个 byte、long 等数据写到 Buffer 后， position 会向下移动到下一个可插入 数据的 Buffer 单元。position 最大可为 capacity – 1（因为 position 的初始值为 0）.

2）读数据到 Buffer 中时，position 表示读入数据的当前位置，如 position=2 时表 示已开始读入了 3 个 byte，或从第 3 个 byte 开始读取。通过 ByteBuffer.flip()切换到 读模式时 position 会被重置为 0，当 Buffer 从 position 读入数据后，position 会下 移到下一个可读入的数据 Buffer 单元。

limit

1）写数据时，limit 表示可对 Buffer 最多写入多少个数据。写模式下，limit 等于 Buffer 的 capacity。

2）读数据时，limit 表示 Buffer 里有多少可读数据（not null 的数据），因此能读到 之前写入的所有数据（limit 被设置成已写数据的数量，这个值在写模式下就是 position）。

Buffer 的类型

- ByteBuffer

- MappedByteBuffer

- CharBuffer

- DoubleBuffer

- FloatBuffer

- IntBuffer

- LongBuffer

- ShortBuffer

这些 Buffer 类型代表了不同的数据类型。换句话说，就是可以通过 char，short，int， long，float 或 double 类型来操作缓冲区中的字节。

Buffer 分配和读写数据

Buffer 分配

要想获得一个 Buffer 对象首先要进行分配。 每一个 Buffer 类都有一个 allocate 方法。 下面是一个分配 48 字节 capacity 的 ByteBuffer 的例子。

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

这是分配一个可存储 1024 个字符的 CharBuffer：

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);