高效NIO之Buffer

NIO介绍

Java NIO（New IO）是从Java 1.4版本开始引入的一个新的IO API，可以替代标准的Java IO API。

• Channels and Buffers（通道和缓冲区）：标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。

本文主要介绍ByteBuffer的常用方法

• Buffer 以下实现
  • ByteBuffer
  • CharBuffer
  • DoubleBuffer
  • FloatBuffer
  • IntBuffer
  • LongBuffer
  • ShortBuffer

一、首先介绍三个参数

image.png

• capacity
• position
• limit

 String text = "123456789";                                                            
 ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(15);                                      
 byteBuffer.put(text.getBytes());//将text复制到缓冲区                                         
 //TODO 开始都去缓冲区,如果不进行flip，那么预测，byteBuffer lim=15,pos=9,cap=15                          
 System.out.println(byteBuffer);//java.nio.HeapByteBuffer[pos=9 lim=15 cap=15]         
 //虽然pos等于9但是因为索引是从0开始的，那么在预测pos 8为止等于上面text的9                                         
 System.out.println("预测pos 8为止等于:" + (char) byteBuffer.get(8));//预测成功:预测pos 8为止等于:9    

FIXME 由此解释:position limit capacity

1. position在未写入数据时候为0,当写入数据，就变为写入数据长度的下一个可写的位置

text最后一个数的索引位置是8，所以在byteBuffer中position下一个可以写的位置就是9,而8位置，就对应了text中最后一个数9

1. capacity等于缓冲区的长度
2. limit可以理解为写入数据的长度，当初始化没有数据时候，就等于capacity的长度。而当写入数据时候就变成了数据的长度

当读到这里，就可以对预测的明白了。

二、开始新的高级学习，读写操作

1. flip(); 这个方法用于重置pos位置当写的时候位置为可写的位置，但是读的时候如果不重置，读取的就是没有数据的位置.用于读写转换

 String text = "123456789";                                                    
 ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(15);                              
 byteBuffer.put(text.getBytes());//将text复制到缓冲区        

 //开始读取
 //我们要从0开始读，到lim位置，而这个方法就是把pos=0，lim=数据长度                                         
 byteBuffer.flip();//预测:pos=0,lim=9,cap=15                                        
 System.out.println(byteBuffer);//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=9 cap=15]     
 for (int i = 0; i < byteBuffer.limit(); i++) {                                   
     System.out.print((char) byteBuffer.get(i));//123456789                       
 }                                             

假设不进行flip就会读空数据，那么由于我们转为char 所以出来就是乱码123456789[][][]

1. clear();这个方法会把pos=0 lim=15 cap=15,等于把byteBuffer对象重置了

byteBuffer.clear();                                                   
System.out.println(byteBuffer);          

1. rewind();这个方法会重置pos=0 其他维持原样 为读取有效数据
2. get();获得最后limit位置数据
3. get(int index);获取制定位置数据
4. get(byte arr);复制有效数据到arr数组
5. put(byte arr);把arr数据写入到缓冲区
6. put(int index,byte arr);把arr写入到指定位置

三、 标记方法,具有回滚功能,这两个方法不解释，只演示

1. mark();
2. reset();

 byteBuffer.put(text.getBytes());//因为上面已经清理了,所以在此将text复制到缓冲区                  
 for (int i = 0; i < 8; i++) {                                                
     if (i == 1) {                                                            
         byteBuffer.mark();//标记1位置开始写新数据                                      
         byteBuffer.put(1, ((byte) '4'));//此时预测数据为:143456789                  
     }                                                                        
 }                                                                            
 //    byteBuffer.reset();//回到标记位置                                            
 byteBuffer.flip();                                                           
 for (int i = 0; i < byteBuffer.limit(); i++) {                               
     System.out.print((char) byteBuffer.get(i));//143456789 ,预测成功             
 }                                                                            

四、复制缓冲区

byteBuffer.clear();                                                              
byteBuffer.put(text.getBytes());//将text复制到缓冲区                                    
ByteBuffer byteBuffer1 = byteBuffer.duplicate();                                 
System.out.println(byteBuffer);   //[pos=9 lim=15 cap=15]                        
System.out.println(byteBuffer1);  //[pos=9 lim=15 cap=15]                        
//但是当修改一个地方，另一个缓冲区也会变化 ，这个变化是内容变化，但是pos lim cap不改变                               
//开始试验，将1的插入新数据                                                                  
byteBuffer1.flip();      //重置写                                                   
byteBuffer1.put((byte) 'A');                                                     
System.out.println(byteBuffer);       //[pos=9 lim=15 cap=15]                    
System.out.println(byteBuffer1);     //[pos=10 lim=15 cap=15]  因为添加了，所以pos位置变了   
//开始获取，这个两个最后一个数据，预测，都是A。                                                        
System.out.println((char) byteBuffer.get(0));   //A                              
System.out.println((char) byteBuffer1.get(0));  //A                              

此方法有个特殊的地方就是：当修改一个地方，另一个缓冲区也会变化 ，这个变化是内容变化，但是pos lim cap不改变

附录

• NIO是高效的IO处理方式，如果感兴趣的笔者推荐可以和笔者一起深入学习Netty框架，快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序
• 其次Buffer的使用方法远不止如此，笔者这里只使用常用方法