第三节 netty前传-NIO中缓冲buffer-01

Buffers

缓冲区（Buffers）本质上是一个可以写入数据的内存块，然后可以读取。 这个内存块包含在NIO Buffer对象中，该对象提供了一组api，这样可以方便用户更轻松地使用内存块。

在NIO中已实现的buffer类中继承Buffer这个抽象类

public abstract class Buffer {
    // Cached unsafe-access object
    static final Unsafe UNSAFE = Unsafe.getUnsafe();
    /**
     * The characteristics of Spliterators that traverse and split elements
     * maintained in Buffers.
     */
    static final int SPLITERATOR_CHARACTERISTICS =
        Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED | Spliterator.ORDERED;

    // Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
    private int mark = -1;
    private int position = 0;
    private int limit;
    private int capacity;
//略。。。
}

其他具体的实现方式，根据不同的需求实现例如
ByteBuffer底层使用的为byte数组
CharBuffer使用char数组
DirectByteBuffer使用直接内存，这里通过从抽象类中的Unsafe 类分配直接内存使用。

• 缓冲的基本用法：下面是最基本的四步

1. 向buffer写入数据
2. 调用buffer.flip() 方法反转
3. 读取buffer中的数据
4. 调用buffer.clear() 或者buffer.compact()清楚

当数据写入缓冲区时，缓冲区会跟踪写入的数据量（在buffer对象中有position 会跟踪写入点)。 一旦需要读取数据，就需要使用flip() 方法调用将缓冲区从写入模式切换到读模式。 在读模式下，缓冲区允许读取已经写入缓冲区的所有数据。一旦读完所有数据，需要清除缓冲区，以便再次写入。 可以通过两种方式执行：调用clear()或调用compact() 方法。 clear() 方法清除整个缓冲区。 compact()方法仅清除已读取的数据。 任何还没读的数据都会移动到缓冲区的开头，接下来写入时，就会在这些未读数据之后写入。
下面用一个简单的例子来说明

public class ReadFile {
    public static void main(String[] args){
        readFile();
    }
    public static void readFile(){
        try(RandomAccessFile randomAccessFile =
                    new RandomAccessFile("F:\\data\\test.txt","rw")){
            //获取连接通道
            FileChannel fileChannel = randomAccessFile.getChannel();
            //初始化一个缓冲区，大小为1024byte
            ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
            //fileChannel.read(buf)从通道中读取文件的数据放入缓冲区，返回结构为读取的字节数
            //注意：这个方法会记录读取的位置，所以后续读取不会从头开始读取
            int bytesRead = fileChannel.read(buf);
            System.out.println(bytesRead);
            //读取到数据
            while(bytesRead != -1)
            {
                //反转后为可以读取缓冲中的数据
                buf.flip();
                while(buf.hasRemaining())//position < limit;表示可读
                {
                    //读取
                    System.out.print((char)buf.get());
                }
                //没有可读数据后，清除已读数据，从未读数据之后开始写入
                buf.compact();
                //开始继续读取
                bytesRead = fileChannel.read(buf);
            }
        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

说明Buffer 中的Capacity, Position 和Limit之间的关系

如下图分别表示写入和读取操作的buffer

图片.png

• Capacity
  缓冲区具有一定的固定大小，也称为“容量”。 表示缓冲区的大小，也是buffer所能存储的最大容量
• Position
  写操作： 在数据写入缓冲区的时候，可以选择在某个位置执行此写入操作。 如果写入时没有选择相应的位置，会默认从最初位置0开始写入，每当一个字节，字符或者整数等等写入缓冲区时，position会自动被指向缓冲区中的下一个单元为了下次插入数据。 位置最大可以变为容量 -1。为-1时表示已经写满了，不可再写入。
  读操作： 从缓冲区读取数据时，也可以从指定的位置开始读取数据。 当缓冲区从写入模式翻转到读取模式时（调用flip方法），位置position将重置为0.。同理，当从缓冲区读取数据时，将从position位置开始读取数据，并将自动将position移动到下一个要读取的位置。
• Limit
  写模式: limit的作用是限制写入缓冲区的数据量。写入时等于Capacity大小
  读模式：缓冲区翻转为读取模式时，限制意味着可以从数据中读取的数据量的限制。 所以，当Buffer翻转到读取模式时，limit会被设置为写模式的写入位置。 换句话说，就是可以读取写入的字节数（限制设置为写入的字节数，由位置标记）。

关于Buffer中方法下一节详解