Java NIO系列 Buffer（二）

Java NIO系列 Buffer（二）

1  Buffer

         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。

1.1  Buffer的类型

主要实现了ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer等，这些Buffer类型代表了不同的数据类型，也就是可以通过char、short、int、long、float 或 double类型来操作缓冲区中的字节。

1.2  Buffer的分配

         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。

         代码如下：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

1.3  工作原理

         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。

         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。

         关于capacity、position和limit在读写模式中的说明：

1.3.1  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。

1.3.2  position

当写数据到Buffer中时，position表示当前的位置。初始的position值为0，当一个byte、long等数据写到Buffer后， position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity。

当读取数据时，也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式，position会被重置为0。当从Buffer的position处读取数据时，position向前移动到下一个可读的位置。

1.3.3  limit

在写模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据，limit等于Buffer的capacity。

在读模式时， limit表示你最多能读到多少数据。因此，当切换Buffer到读模式时，limit会被设置成写模式下的position值。

1.4  flip()方法

         flip方法将Buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法会将position设回0，并将limit设置成之前position的值。也就是说position现在用于标记读的位置，limit表示之前写进了多少个byte、char等，现在能读取多少个byte、char等。

1.5  rewind()方法

         Buffer.rewind()将position设回0，所以你可以重读Buffer中的所有数据。limit保持不变，仍然表示能从Buffer中读取多少个元素（byte、char等）。

1.6  clear()方法

         如果调用的是clear()方法，position将被设回0，limit被设置成 capacity的值。就是Buffer 被清空了。Buffer中的数据并未清除，只是这些标记告诉我们可以从哪里开始往Buffer里写数据。

         如果Buffer中有一些未读的数据，调用clear()方法，数据将“被遗忘”，意味着不再有任何标记会告诉你哪些数据被读过，哪些还没有。

3.7  compact()方法

         如果Buffer中仍有未读的数据，且后续还需要这些数据，但是此时想要先写些数据，那么使用compact()方法。compact()方法将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处。然后将position设到最后一个未读元素正后面。limit属性依然像clear()方法一样，设置成capacity。现在Buffer准备好写数据了，但是不会覆盖未读的数据。

1.8  mark()与reset()方法

         通过调用Buffer.mark()方法，可以标记Buffer中的一个特定position。之后可以通过调用Buffer.reset()方法恢复到这个position。

         代码如下：

                   buffer.mark();

//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.

buffer.reset();  //set position back to mark.

1.9  equals()方法

         当满足下列条件时，表示两个Buffer相等：

1、有相同的类型（byte、char、int等）。

2、Buffer中剩余的byte、char等的个数相等。

3、Buffer中所有剩余的byte、char等都相同。

注意：equals只是比较Buffer的一部分，不是每一个在它里面的元素都比较。实际上，它只比较Buffer中的剩余元素。

1.10  compareTo()方法

         compareTo()方法比较两个Buffer的剩余元素(byte、char等)， 如果满足下列条件，则认为一个Buffer“小于”另一个Buffer：

1、第一个不相等的元素小于另一个Buffer中对应的元素 。

2、所有元素都相等，但第一个Buffer比另一个先耗尽(第一个Buffer的元素个数比另一个少)。

1.11  基本用法

         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。

         代码如下：

RandomAccessFile raFile = new RandomAccessFile("data.txt", "rw");

FileChannel channel = raFile.getChannel();

//create buffer with capacity of 1024 bytes

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.

while (bytesRead != -1) {

buf.flip();  //make buffer ready for read

while(buf.hasRemaining()){

System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time

}

buf.clear(); //make buffer ready for writing

bytesRead = inChannel.read(buf);

}

raFile.close();

参考链接：