Java文件之NIO核心组件之一缓冲区

一、简介

Java NIO Buffers用于和NIO Channel交互。 我们从Channel中读取数据到buffers里，从Buffer把数据写入到Channels.

在Java NIO中使用的核心缓冲区如下（都是抽象类，覆盖了通过I/O发送的基本数据类型：byte, char、short, int, long, float, double ，long）：

  • ByteBuffer

  • CharBuffer

  • ShortBuffer

  • IntBuffer

  • FloatBuffer

  • DoubleBuffer

  • LongBuffer

1.利用Buffer读写数据，通常遵循四个步骤：

  1. 把数据写入buffer；

  2. 调用flip方法，进行翻转， 该限制设置为当前位置，然后将该位置设置为零。 ；

  3. 从Buffer中读取数据；

  4. 调用buffer.clear()或者buffer.compact()。

当写入数据到buffer中时，buffer会记录已经写入的数据大小。当需要读数据时，通过 flip()方法把buffer从写模式调整为读模式；在读模式下，可以读取所有已经写入的数据。

当读取完数据后，需要清空buffer，以满足后续写入操作。清空buffer有两种方式：调用 clear() 或 compact() 方法。clear会清空整个buffer，compact则只清空已读取的数据，未被读取的数据会被移动到buffer的开始位置，写入位置则近跟着未读数据之后。

2.Buffer的容量，位置，上限（Buffer Capacity, Position and Limit）

Buffer缓冲区实质上就是一块内存，用于写入数据，也供后续再次读取数据。这块内存被NIO Buffer管理，并提供一系列的方法用于更简单的操作这块内存。

一个Buffer有三个属性是必须掌握的，分别是：

  • capacity 容量

  • position 位置，每次读/写数据都需要从一个确定的位置开始，最大可以达到capacity-1

  • limit 限制，写的时候是表示最大写入数量；读的时候表示最大能读到的数量

position和limit的具体含义取决于当前buffer的模式。capacity在读和写这两种模式下都表示容量。

读写模式下position和limit的含义：

容量（Capacity）

作为一块内存，buffer有一个固定的大小，叫做capacity（容量）。也就是最多只能写入容量值得字节，整形等数据。一旦buffer写满了就需要清空已读数据以便下次继续写入新的数据。

位置（Position）

当写入数据到Buffer的时候需要从一个确定的位置开始，默认初始化时这个位置position为0，一旦写入了数据比如一个字节，整形数据，那么position的值就会指向数据之后的一个单元，position最大可以到capacity-1.

当从Buffer读取数据时，也需要从一个确定的位置开始。buffer从写入模式变为读取模式时，position会归零，每次读取后，position向后移动。

上限（Limit）

在写模式，limit的含义是我们所能写入的最大数据量，它等同于buffer的容量，即表示能够读或者写的最大数据量。

一旦切换到读模式，limit则代表我们所能读取的最大数据量，他的值等同于写模式下position的位置。换句话说，您可以读取与写入数量相同的字节数（限制设置为写入的字节数，由位置标记）。

二 Buffer的常见方法

方法 介绍
abstract Object array() 返回支持此缓冲区的数组 （可选操作）
abstract int arrayOffset() 返回该缓冲区的缓冲区的第一个元素的在数组中的偏移量 （可选操作）
int capacity() 返回此缓冲区的容量
Buffer clear() 清除此缓存区。将position = 0;limit = capacity;mark = -1;
Buffer flip() flip()方法可以把Buffer从写模式切换到读模式。调用flip方法会把position归零，并设置limit为之前的position的值。 也就是说，现在position代表的是读取位置，limit标示的是已写入的数据位置，将读写的一些东西互换
abstract boolean hasArray() 告诉这个缓冲区是否由可访问的数组支持
boolean hasRemaining() return position < limit，返回是否还有未读内容
abstract boolean isDirect() 判断这个缓冲区是否为 直接缓冲区。非直接缓冲区：通过 allocate() 方法分配缓冲区，将缓冲区建立在 JVM 的内存中；直接缓冲区：通过 allocateDirect() 方法分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中，可以提高效率
abstract boolean isReadOnly() 判断告知这个缓冲区是否是只读的
int limit() 返回此缓冲区的限制
Buffer position(int newPosition) 设置这个缓冲区的位置
int remaining() return limit - position; 返回limit和position之间相对位置差
Buffer rewind() 把position设为0，mark设为-1，不改变limit的值
Buffer mark() 将此缓冲区的标记设置在其位置

三 Buffer的使用方式/方法介绍

分配缓冲区（Allocating a Buffer）

为了获得缓冲区对象，我们必须首先分配一个缓冲区。在每个Buffer类中，allocate()方法用于分配非直接缓冲区。

下面来看看ByteBuffer分配容量为28字节的非直接缓冲区，例子：

  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(28);

下面来看看另一个示例：CharBuffer分配空间大小为2048个字符。

  CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(2048);

写入数据到缓冲区（Writing Data to a Buffer）

写数据到Buffer有两种方法：

  • 从Channel中写数据到Buffer

  • 手动写数据到Buffer，调用put方法

下面是一个实例，演示从Channel写数据到Buffer：

   int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
   buf.put(127);  //通过put写数据

put方法有很多不同版本，对应不同的写数据方法。例如把数据写到特定的位置，或者把一个字节数据写入buffer。看考JavaDoc文档可以查阅的更多数据。

翻转（flip()）

flip()方法可以把Buffer从写模式切换到读模式。调用flip方法会把position归零，并设置limit为之前的position的值。 也就是说，现在position代表的是读取位置，limit标示的是已写入的数据位置。

从Buffer读取数据（Reading Data from a Buffer）

从Buffer读数据也有两种方式。

  • 从buffer读数据到channel

  • 从buffer直接读取数据，调用get方法

读取数据到channel的例子：

  int bytesWritten = inChannel.write(buf);

调用get读取数据的例子：

  byte aByte = buf.get();

get也有诸多版本，对应了不同的读取方式。

rewind()

Buffer.rewind()方法将position置为0，这样我们可以重复读取buffer中的数据。limit保持不变。

clear() and compact()

一旦我们从buffer中读取完数据，需要复用buffer为下次写数据做准备。只需要调用clear（）或compact（）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。换句话说，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还有一些数据没有读取完，调用clear就会导致这部分数据被“遗忘”，因为我们没有标记这部分数据未读。

针对这种情况，如果需要保留未读数据，那么可以使用compact。 因此 compact() 和 clear() 的区别就在于: 对未读数据的处理，是保留这部分数据还是一起清空 。

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。即先给一个位置做标识，后面可以直接跳到这个位置。例如：

  buffer.mark();//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.buffer.reset();  //set position back to mark.    

equals() and compareTo()

可以用eqauls和compareTo比较两个buffer。

equals():

判断两个buffer相对，需满足：

  • 类型相同

  • buffer中剩余字节数相同

  • 所有剩余字节相等

从上面的三个条件可以看出，equals只比较buffer中的部分内容，并不会去比较每一个元素。

compareTo():

compareTo也是比较buffer中的剩余元素，只不过这个方法适用于比较排序的。

posted @ 2019-01-12 09:47  白晨冬阳  阅读(96)  评论(0)  编辑  收藏  举报