NIO入门之缓冲区Buffer

Posted 2020-12-17 kendoziyu

缓存区 Buffer 是数据容器

• ByteBuffer 可以存储除了 boolean 以外的其他 7 种Java基本数据类型,如 getInt、putInt
• Buffer 是抽象类，它有除了 Boolean 以外的其他 7 种Java基本数据类型子类，如IntBuffer

缓存区的初始化

⑴ 静态方法 allocate：初始化一个指定容量的缓存区

解释一下图例：
1.数组下标：数字（1，2，3，4，5）表示数组下标
1.数组：灰色长方形内表示真实有效的数组。
2.数组元素：数字所在的白色黑边正方形表示数组元素，可以通过例如 array[0] 来获取数组元素。但是注意，图中没有明确指定数组元素的值是什么。
3.虚拟下标：其中 -1 和 6 是虚拟的下标位置，如果使用这2个下标取值（ array[-1] 或者 array[6] ）会抛出 IndexOutOfBoundsException

⑵ 静态方法 wrap：把一个数组初始化成一个缓存区

• 如果是只把数组 array 作为 wrap 的参数，那么效果和 allocate 类似。但是，修改数组中的值，等同于修改缓存区的值。
• 如果除了数组引用 array 外，还有 offset 和 length 来指定子数组的开始位置和子数组的大小。效果如下图：

• 灰色的部分就是数组参数 array
• 虚线框的部分表示从数组中划出的 子数组

缓存区存储数据

• put() 填充一个新的元素到数组中
• 当前位置右移（position++）

缓冲区获取数据

• get() 获取当前位置的元素
• 当前位置右移（position++）

核心操作

flip 操作

由写模式 转换为> 读模式

• limit = position，限制转到原先的 position 位置
• position = 0，游标归零
• mark = -1，标记清空

注意：
虽然，flip 的中文含义是 “翻动”，但是连续调用 flip 不能实现 写模式 -> 读模式 -> 写模式！
连续调用 flip 之后，postion == limit == 0。
因此，继续调用 get() 会抛出 读取超限 BufferUnderflowException ，调用 put() 会抛出 写入超限 BufferOverflowException

clear 操作

重新回到初始化状态，重新进入写模式

• limit = capacity，限制回归到容器容量
• position = 0，游标归零
• mark = -1，标记清空

注意
clear 实际并不会清理数据，而是调整 limit、position、mark 指向的位置

mark 操作

• mark = position，记录下当前位置

使用场景
替换一段内容：添加标记，以便后续调用 reset() 将 position 回到标记。

reset 操作

• position = mark，当前位置回到标记位置

注意

• mark < 0 抛出无效标记异常。说明必须要先 mark() 才能调用 reset()

rewind 操作

• position = 0，当前位置归零
• mark = -1，清除标记位置

剩余空间与超限异常

剩余空间

[0 <= 标记 <= 位置 <= 限制 <= 容量 ]

其中，

[remaining = limit - position ]

remaining 表示剩余空间大小。hasRemaining() 用来查询是否还有剩余空间。

读取超限

• 在 get 读取数据时，如果 position >= limit，抛出 BufferUnderflowException 异常

写入超限

• 在 put 写入数据时，如果 position >= limit，抛出 BufferOverflowException 异常

注意
如果是使用 wrap 初始化的缓冲区，即使没有到达容器容量 capacity，也会报错，因为此时 limit < capacity

总结：

• Buffer缓冲区是数据容器，可以用于读 get() 也可以用于写 put()。
• flip() 可以从写模式切换到读模式
• clear() 可以回到初始化状态
• mark() 和 reset() 需要配合使用，主要用于 替换某段内容
• 无论是读取超限还是写入超限，条件都是 position >= limit。即 如果进行接下来的读或者写操作，当前位置都将超过限制。