图解java中的bytebuffer

Posted 2020-10-04 张伯雨

1. 因何而写

   网上关于bytebuffer的文章真的很多，为何在此还要写一篇呢？主要是基于以下几点考虑
   1. 很多人在使用t-io时，还不会bytebuffer，只会照着t-io提供的例子照猫画虎，不利于灵活运用
   2. 网上搜到的一些相关文章，讲得不是太易懂，不利于初学者灵活运用bytebuffer
   3. 本文旨在讲解灵活运用bytebuffer所需的最小知识，以帮助用户快速掌握bytebuffer

2. 用极易的方式认识一下bytebuffer

   1. bytebuffer之第一眼印象

      我们可以把bytebuffer理解成如下几个成员组成的一个新对象，对，就是一个普通的java对象，像string一样的java对象。（强调一下，这里只是说这样理解，实际上有些bytebuffer的实现类并非这样实现，并且这里只列出掌握bytebuffer所需要的最小知识集合，其它诸如mark等字段本文并不介绍，以免增加初学者的惑度）
      1. byte[] bytes: 用来存储数据
      2. int capacity: 用来表示bytes的容量，那么可以想像capacity就等于bytes.size()，此值在初始化bytes后，是不可变的。
      3. int limit: 用来表示bytes实际装了多少数据，可以容易想像得到limit <= capacity，此值是可灵活变动的
      4. int position: 用来表示在哪个位置开始往bytes写数据或是读数据，此值是可灵活变动的
      通过下图，对bytebuffer形成一个感观认识吧
      

   2. bytebuffer之常用操作及各操作对内部变量带来的变化

      1. 创建bytebuffer: ByteBuffer.allocate(6)

         

      2. 写入一个字节: byteBuffer.put((byte)3)

         

      3. 读取一个字节: byte bs = byteBuffer.get()

         对于刚刚写好的bytebuffer，我们要读取它的内容，需要先设置一下position和limit，否则读的位置就不对

         
         byteBuffer.position(0);  //设置position到0位置，这样读数据时就从这个位置开始读
         byteBuffer.limit(1);     //设置limit为1，表示当前bytebuffer的有效数据长度是1
         

         我们看一下，设置position和limit后，bytebuffer的内部变化

         

         接下来，我们就可以读取刚才写入的数据了

         
         byte bs = byteBuffer.get();
         

         

   3. bytebuffer之使用心得

      这里说的是作者本人使用bytebuffer的一些心得，这些与其说是心得，不如说是实践+测试得来的一些经验，所以并不保证就是权威的，欢迎有更深研究的朋友来合理讨论，如果有不同意见，可以以更好的论据来说服对方。

      1. HeapByteBuffer.get(byte[], int, int)效率不如 System.arraycopy()

         前者实现的原理是用for循环来做的，后者是内存复制，t-io一般是用后者来做bytebuffer的组合，譬如SendRunnable.java的下面这段代码

         
         ByteBuffer allByteBuffer = ByteBuffer.allocate(allBytebufferCapacity);
         byte[] dest = allByteBuffer.array();
         for (ByteBuffer byteBuffer : byteBuffers) {
         	if (byteBuffer != null) {
         		int length = byteBuffer.limit();
         		int position = allByteBuffer.position();
         		System.arraycopy(byteBuffer.array(), 0, dest, position, length);
         		allByteBuffer.position(position + length);
         	}
         }
         

         注意：如果DirectBuffer并不能用System.arraycopy来代替get(byte[], int, int)，因为这货的内部实现不是byte[]的

      2. jdk自带的bytebuffer已经足够好用

         有一些nio/aio框架喜欢自己弄一套bytebuffer来，既增加了作者自己的工作量，又增加了用户的学习成本，但我们要知道一点，nio/aio在发送数据时，最终的参数是jdk的bytebuffer，我们真的有必要再作一次转换和计算吗？尽管某些中间过程是“零拷贝”（这个“零拷贝”也是有额外的计算成本的）的，但是jdk版bytebuffer的诞生到发送完毕，这整个过程经历了哪些操作呢？真的是如某书某博客上所说的“零拷贝”吗？更不应该把某些对象池的做法也牵强附会到“零拷贝”的概念中来----对象池属对象重复利用范畴，既然是重复利用自然便已经默认有零拷贝的属性了，但是对象池本身的维护也是需要消耗资源的，所以并不是所有场景说用了对象池，性能就提升了，有时候用不好反而增加负担，所以万事要以测试数据为准，不应盲目人云亦云！

3. 最后附上bytebuffer的示例程序

   这里附上bytebuffer的示例程序，用户可以自己debug观察观察，增加bytebuffer的相关概念，以便更灵活的运用bytebuffer

   
   import java.nio.ByteBuffer;
   
   /**
    * @author tanyaowu 
    * 2017年5月1日 上午9:00:50
    */
   public class Ts {
   
   	/**
   	 * 
   	 * @author: tanyaowu
   	 */
   	public Ts() {
   	}
   
   	/**
   	 * @param args
   	 * @author: tanyaowu
   	 */
   	public static void main(String[] args) {
   		ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(6);
   		byteBuffer.put((byte)3);
   		
   		byteBuffer.position(0);  //设置position到0位置，这样读数据时就从这个位置开始读
   		byteBuffer.limit(1);     //设置limit为1，表示当前bytebuffer的有效数据长度是1
   		
   		byte bs = byteBuffer.get();
   		System.out.println(byteBuffer);
   	}
   }