Buffer 简介

Java NIO 中的 Buffer 用于和 NIO 通道进行交互。数据是通道读取到缓冲区，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 NIO Buffer 对象，并且提供了一组方法，用来方便的访问这块内存。缓冲区世纪上一个容器对象，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，它直接读到缓冲区中；在写数据时，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是继承于抽象类 Buffer, 最常用的就是 ByteBuffer. 对于 Java 中国呢的基本类型，金额都有一个具体 Buffer 类型与之对应，他们之间的继承关系如下图所示：

Buffer 的基本方法

1、使用 Buffer 读写数据，一般遵循以下四个步骤：

（1）写数据到 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 写数据时，buffer 会记录下写了多少数据。一旦要读数据，需要通过 flip() 方法将 buffer 从写模式切换到读模式。在读模式下，可以读取到之前写入到 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() 或者 compact() 方法。clear() 方法会清空整个缓冲区。compact() 方法只会清除已经度过的数据。任何未读取的数据都被移动到了缓冲区的起始处，新写的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

2、使用 Buffer 的例子

@Test
public void buffer01() throws IOException {
    // FileChannel
    String pathName = "/Users/zhengsh/sourcecode.io/zhengsh-vvip/nio/src/main/resources/01.txt";
    RandomAccessFile accessFile =
        new RandomAccessFile(pathName, "rw");
    FileChannel channel = accessFile.getChannel();
    // 创建 buffer , 大小
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    // 读
    int bytesRead = channel.read(buffer);
    while (bytesRead != -1) {
        // read 模式
        buffer.flip();
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println((char) buffer.get());
        }
        buffer.clear();
        channel.read(buffer);
    }
    accessFile.close();
}
@Test
public void buffer02() {
    // 创建 buffer
    IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(8);
    for (int i = 0; i < buffer.capacity(); i++) {
        int j = 2 * (i + 1);
        buffer.put(j);
    }
    // 重置缓冲区
    buffer.flip();
    while (buffer.hasRemaining()) {
        int value = buffer.get();
        System.out.println(value + "  ");
    }
}

Buffer 的 capactity、posittion 和limit

为了理解 Buffer 的工作原理，需要熟悉它的三个属性：

• capacity

• ponstition

• limit

position 和 limit 的含义取决于 Buffer 处在读模式还是写模式。不管 buffer 处于什么模式，capactity 的含义总是一样的。

这里有一个关于 capacity, postition 和 limit 在读模式中的说明:

(1) capactiy

作为一个内存块，Buffer 有一个固定的大小值，也叫做 “capactiy” . 你只能往里面写 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。

(2) postition

1）写数据到 Bufer 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,等数据写入到 buffer 后，position 会向下移动到下一个可插入的元素的 buffer 但愿。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 表示读数据的当前位置，如 position = 2 时表示已经开始读了 3 个 byte， 或者从第三个 byte 开始读取，通过 ByteBuffer.flip() 切换到读模式 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。

(3) limit

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

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

Buffer 的类型

Java NIO 有一下 Buffer 的类型

• ByteBuffer
• MappedByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

这些 buffer 类型都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 或者 double 类型来操作缓冲区的字节。

Buffer 分配和写数据

1、 Buffer 分配

想要获取一个 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 capactiy 的 ByteBuffer 的例子。

ByteBuffer buf = ByteBuffer.alloacte(48);

这是分配一个可存储 1024 个字符的 CharBuffer:

ByteBuffer buf = ByteBuffer.alloacte(1024);