java中的ByteBuffer备忘

在java中，Buffer是线性，定长的基本数据类型列表，他不能扩展长度。在nio中，读写操作都是以此为操作单元对象。一次性传输大量数据，避免了多次的copy过程，甚至可以对某些操作直接映射内存。

我主要以ByteBuffer为分析对象，其他基本数据类型的Buffer类似。

 

首先，关于Buffer的创建(direct buffers and non-direct buffers)：

一般来说我们建立的缓冲区都是 non-direct buffers，也就是一般说的java堆内存，这些操作系统是无法直接使用进行I/O操作的，必须要内存copy到内核缓存中才能使用。

direct buffer，是通过JNI在Java虚拟机外的内存中分配了一块，直接在底层分配的缓存，这样可以避免内存copy的操作提高性能，而且不直接受到gc管理。

allocateDirect方法分配直接内存，当然在某些平台下，并不能保证一定可以分配，需要在之前调用isDirect进行判断，

allocate方法分配堆内存

 

但需要注意的是，一般内存拷贝的消耗，大部分时间可以忽略，而创建和销毁direct buffers的消耗比较大。

所以，除非必要，如超大文件等 ，一般操作non-direct方式是没有问题的，或者你能确定这块内存会长期存在，并和外界如网络等，有频繁交互，可以使用Direct buffers.

 

Buffer有四个关键的索引:

capacity: 缓冲区总大小。

position：下个要读取的元素位置。

limit: 第一个不可读写的元素位置。

mark: 用户选定的position的前一个位置，或0

0<= mark <= position <= limit <= capacity

 

首先以下段代码为例：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
for(byte i = 0; i < 16; i++)
{
    buffer.put(i);
}

这时内存中实际存在的是这样一个字节数组：

 

   （图一）

position = 8 ，因为经过循环put之后，position在不断变化。

limit = capacity = 10

mark = -1

 

 

下面介绍几个重要的操作：

如图一所示，我们用相对位置的put/get方法时，都是从下一个位置都是position索引位置开始。

如果我们想从buffer头开始读写数据，除了用绝对位置的get/put方法，我们只有通过设置position来做到

flip和rewind都可以达到相同的效果，区别在于对limit的设置：

rewind()，将position设为0：

 （图二）

   （图二）

flip()，将limit设为position值，再将position设为0来实现:

 

   （图三）

 

clear():清除缓冲区。

这里实际并没有修改缓冲区内容，只是简单的重置了几个重要的buffer位置索引,

在这里恰巧跟rewind（图二)表现的一样，实际上，他将几个重要的索引都重置了。

   （图四）

 

compact(): 压缩Buffer数据，将position与limit之间的元素复制到缓冲区的开始位置。

 如果我们在（图一)的状态调用compact，结果如下：

 

 我们可以看到前两个字节和position到limit之间元素都是一样的0了。

 

duplicate()，用于创建一个和原始缓冲区共享内容的新缓冲区。 但每一个新缓冲区有自己的关键索引值， limit, capacity，mark都为原始缓冲区索引值。

slice(), 创建了一个共享了原始缓冲区子序列的新缓冲区，新缓冲区的position=0，limit和capacity都为remaining()值，mark未定义。

 

 

关于字节序问题，由于ByteBuffer以字节为单位，没有此问题，其他的多字节buffer则需要注意

主要通过:

ByteOrder order() 查看现在字节序

ByteBuffer order(ByteOrder order) 设置字节序

ByteOrder nativeOrder() 查看本机字节序