Buffer的概念

• 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
  • 数据是从缓冲区写入通道
• 缓冲区的本质: 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
  • 提供了一组方法,用来方便访问该块内存

Buffer的基本用法

• Buffer读写数据的步骤:
  • 写入数据到Buffer
  • 调用flip()方法
  • 从Buffer中读取数据
  • 调用clear()或者compact()方法
• Buffer的工作流程:
  • 当向Buffer写入数据时,Buffer会记录写下多少数据
  • 一旦需要读取数据,需要通过flip() 方法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
  • 一旦读完了所有数据,就要清空缓冲区,让缓冲区可以再次被写入
  • 清空缓冲区有两种方式:
    • clear(): 清空整个缓冲区
    • compact(): 只清除已经读过的数据. 任何未读的数据都会被移到缓冲区的起始处,新写入的数据将会放到缓冲区未读数据的后面位置
• Buffer使用示例:

RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel channel = file.getChannel();

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(64);

int bytesRead = channel.read(buffer);

while (bytesRead != -1) {
    buffer.flip();
    while(buffer.hasRemaining()) {
        System.out.print((char)buffer.get());
    }
    buffer.clear();
    bytesBuffer = channel.read(buffer); 
}
file.close();

Buffer的属性

• 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,用来方便访问该块内存
• Buffer的三个属性: position和limit的含义取决于Buffer处于读模式还是写模式. capacity的含义总是一样的
  • capacity
  • position
  • limit
    在这里插入图片描述

capacity

• 作为一个内存块 ,Buffer有一个固定大小的值,叫作capacity
• 只能往Buffer中写capacity个byte,long,char等类型的值
• 一旦Buffer满了,通过读数据或者清除数据将Buffer清空,才能继续往里写数据

position

写数据

• 当写数据到Buffer中时 ,position表示当前的位置
• 初始position的值为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-1

读数据

• 当读数据时,从某个特定的位置读
• 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

limit

写模式

• Buffer的limit表示最多能往Buffer里写多少数据
• limit等于Buffer的capacity

读模式

• 当切换Buffer到读模式时,limit表示从Buffer中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. limit会被设置写模式下的position值.也就是说,能够读取到之前写入的所有数据

Buffer的类型

• Java NIO有以下Buffer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.也就是说,可以通过char,short,int,long,float或者double类型来操作缓冲区中的字节

Buffer分配

• 要想获得一个Buffer对象首先要进行分配
• 每一个Buffer都有一个allocate() 方法
• 示例: 分配一个64字节capacity的ByteBuffer

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(64);

Buffer写入数据

• 写数据到Buffer中有两种方式:
  • 从Channel中写到Buffer:

    int bytesRead = inChannel.read(buf);
  

  • 使用Buffer的put() 方法写到Buffer:

    /*
     * put()方法有多个具体实现
     * 允许以不同的方式将数据写入到Buffer中
     * 比如:写到一个指定的位置或者将一个字节数组写入到Buffer中 
     */
    buf.put(128);
  

Buffer的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设置为之前position的值
  • position: 在读模式中,标记读的位置
  • limit: 表示在写模式时写进了多少个byte,char等,在读模式时能读取多少个byte,char等

Buffer读取数据

• 从Buffer中读取数据有两种方式:
  • 从Buffer读取数据到Channel:

  int bytesWritten = inChannel.write(buf);
  

  • 使用Buffer的get() 方法从Buffer中读取数据:

    /*
     * get()方法有多个具体实现
     * 允许以不同的方式从Buffer中读取数据
     * 比如:从指定的position读取或者从从Buffer中读取数据到字节数组
     */
    byte byte = buf.get();
  

Buffer的常用方法

rewind()

• Buffer的rewind() 方法将position设回0, 这样可以重读Buffer中的所有数据
• limit保持不变,表示能从Buffer中读取多少个byte,char等元素

clear()和compact()

• 如果读取完Buffer中的数据,需要让Buffer准备好再次写入.通过clear() 或者compact() 方法来实现

clear()

• 如果调用clear() 方法 ,position将被设回0,limit将被设置成为capacity的值
• clear() 方法清空Buffer, 但是Buffer中的数据并没有被清除.只是这些标记表明从哪里开始向Buffer中写数据
• 如果Buffer中存在未读的数据时,调用clear() 方法,这些数据将会被遗忘. 不再有任何标记哪些数据被读过,哪些数据未被读过

compact()

• 如果Buffer中存在未读的数据,且后续还需要这些数据,但是此时想要先写入数据,这时就可以使用compact() 方法
• compact() 方法将所有未读数据拷贝到Buffer的起始处.将position设置到最后一个未读元素的正后面,将limit设置成为capacity
• 使用compact() 方法后的Buffer写数据时,不会覆盖未读的数据

mark()和reset()

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

equals()和compareTo()

equals()

• 两个Buffer相等的条件:
  • 有相同的类型. 比如byte,char,int
  • Buffer中剩余的byte,char等元素个数相等
  • Buffer中所有剩余的byte,char等元素都相同
• equals() 只是比较Buffer的一部分,不是Buffer的每一个元素都比较.只会比较Buffer中的剩余元素,也就是从position到limit之间的元素

compareTo()

• compareTo() 方法比较两个Buffer的剩余的byte,char等元素,也就是从position到limit之间的元素
• 一个Buffer小于另一个Buffer的条件:
  • 第一个不相等的元素小于另一个Buffer中对应的元素
  • 所有的元素都相等,但是第一个Buffer的元素个数比另一个少