2NIO--缓冲区（Buffer）

Posted 2020-08-17 MrChengs

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了2NIO--缓冲区（Buffer）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

缓冲区（BUffer）

缓冲区（Buffer）：一个用于特定基本数据类
型的容器。由 java.nio 包定义的，所有缓冲区
都是 Buffer 抽象类的子类。

Java NIO 中的 Buffer 主要用于与 NIO 通道进行
交互，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写
入通道中的。

缓冲区：在NIO中负责数据的存取，说白了就是数组用于储存不同类型的数组

根据数据类型不同（boolean类型除外），提供了相应的类型的缓冲区

 ByteBuffer
 CharBuffer
 ShortBuffer
 IntBuffer
 LongBuffer
 FloatBuffer
 DoubleBuffer

上述Buffer类他们都采用相拟的方法进行管理数据

只是各自管理的数据类不同而已

的都是通过同一个方法获取Buffer对象：

static XxxBuffer allocate(int capacity) : 创建一个容量为 capacity 的 XxxBuffer 对象

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

缓冲区存取数据的两个核心方法：

1、put():存入数据到缓冲区

    public final ByteBuffer put(byte[] src) {
        return put(src, 0, src.length);
    }

    public ByteBuffer put(byte[] src, int offset, int length) {
        checkBounds(offset, length, src.length);
        if (length > remaining())
            throw new BufferOverflowException();
        int end = offset + length;
        for (int i = offset; i < end; i++)
            this.put(src[i]);
        return this;
    }

2、get():获取缓冲区中的数据

    public ByteBuffer get(byte[] dst) {
        return get(dst, 0, dst.length);
    }

    public ByteBuffer get(byte[] dst, int offset, int length) {
        checkBounds(offset, length, dst.length);
        if (length > remaining())
            throw new BufferUnderflowException();
        int end = offset + length;
        for (int i = offset; i < end; i++)
            dst[i] = get();
        return this;
    }

缓冲区中的四个核心属性

public abstract class java.nio.Buffer {
  
  // Field descriptor #20 I
  static final int SPLITERATOR_CHARACTERISTICS = 16464;
  
  // Field descriptor #20 I
  private int mark;
  
  // Field descriptor #20 I
  private int position;
  
  // Field descriptor #20 I
  private int limit;
  
  // Field descriptor #20 I
  private int capacity;
  ...

 容量 (capacity) ：表示 Buffer 最大数据容量，缓冲区容量不能为负，并且创
　　建后不能更改。

 限制 (limit)：第一个不应该读取或写入的数据的索引，即位于 limit 后的数据
　　不可读写。缓冲区的限制不能为负，并且不能大于其容量。

 位置 (position)：下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为
　　负，并且不能大于其限制

 标记 (mark)与重置 (reset)：标记是一个索引，通过 Buffer 中的 mark() 方法
　　指定 Buffer 中一个特定的 position，之后可以通过调用 reset() 方法恢复到这
　　个 position.

标记、位置、限制、容量遵守以下不变式： 0 <= mark <= position <= limit <= capacity

    public static void main(String[] args) {
        
        //1、分配一个指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        
        System.out.println(buf.position());//0
        System.out.println(buf.limit());//1024
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=1024 cap=1024]
   }

相关测试以及源码

1、--------------------------------------------------------

allocate源码：

    public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
        if (capacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
    }

HeapByteBuffer(int cap, int lim) {            // package-private
        super(-1, 0, lim, cap, new byte[cap], 0);
        /*
        hb = new byte[cap];
        offset = 0;
        */
    }

    public static void main(String[] args) {
        
        //1、分配一个指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        
        System.out.println(buf.position());//0
        System.out.println(buf.limit());//1024
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=1024 cap=1024]
        
        //2、利用put()方法进行存储数据
        String str = "hello nio";
        buf.put(str.getBytes());
        
        System.out.println(buf.position());//9
        System.out.println(buf.limit());//1024
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=9 lim=1024 cap=1024]
    }

2、--------------------------------------------------------

    public static void main(String[] args) {
        
        //1、分配一个指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        
        System.out.println(buf.position());//0
        System.out.println(buf.limit());//1024
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=1024 cap=1024]
        
        //2、利用put()方法进行存储数据
        String str = "hello nio";//9字节
        buf.put(str.getBytes());
        
        System.out.println(buf.position());//9
        System.out.println(buf.limit());//1024
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=9 lim=1024 cap=1024]
        
        //3、切换读取数据的模式
        buf.flip();
        System.out.println(buf.position());//0
        System.out.println(buf.limit());//9
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=9 cap=1024]
        
        //4、利用get()方法读取数据
        byte dst [] = new byte[buf.limit()];
        buf.get(dst);
        System.out.println(new String(dst,0,dst.length));//hello nio
        
        System.out.println(buf.position());//9
        System.out.println(buf.limit());//9
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=9 lim=9 cap=1024]
}

关于flip源码：

    public final Buffer flip() {
        limit = position;
        position = 0;
        mark = -1;
        return this;
    }

实际上是将position的值赋值给limit

在将position的值置为0

3、--------------------------------------------------------

    public static void main(String[] args) {
        
        //1、分配一个指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        
        System.out.println(buf.position());//0
        System.out.println(buf.limit());//1024
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=1024 cap=1024]
        
        //2、利用put()方法进行存储数据
        String str = "hello nio";
        buf.put(str.getBytes());
        
        System.out.println(buf.position());//9
        System.out.println(buf.limit());//1024
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=9 lim=1024 cap=1024]
        
        //3、切换读取数据的模式
        buf.flip();
        System.out.println(buf.position());//0
        System.out.println(buf.limit());//9
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=9 cap=1024]
        
        //4、利用get()方法读取数据
        byte dst [] = new byte[buf.limit()];
        buf.get(dst);
        System.out.println(new String(dst,0,dst.length));//hello nio
        
        System.out.println(buf.position());//9
        System.out.println(buf.limit());//9
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=9 lim=9 cap=1024]
        
        //5、rewind()回到读模式（可重复读数据）
        buf.rewind();
        System.out.println(buf.position());//0
        System.out.println(buf.limit());//9
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=9 cap=1024]
    }

rewind():回到读模式（可重复读取数据）

相关源码：

    public final Buffer rewind() {
        position = 0;
        mark = -1;
        return this;
    }

此时是将position的值置为-1

4、--------------------------------------------------------

继上述代码继续添加代码：

        //6、清空缓冲区
        buf.clear();
        System.out.println(buf.position());//0
        System.out.println(buf.limit());//1024
        System.out.println(buf.capacity());//1024
        System.out.println(buf.mark());//java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=1024 cap=1024]

清空缓冲区之后将会回到初始化状态

clear()方法源码：

将position的值置为0

将capacity的值赋值给limit

此将重新进入新创建的缓冲区

    public final Buffer clear() {
        position = 0;
        limit = capacity;
        mark = -1;
        return this;
    }

缓冲区的数据依然存在，但是处于“被遗忘的数据”（位置界限等都变了）

5、--------------------------------------------------------

再次进行添加代码：

        buf.get(dst);
        System.out.println(new String(dst,0,dst.length));//hello nio

关于标记和重置的使用

    @Test
    public void test(){
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        
        String str="abcde";
        buf.put(str.getBytes());
        
        //切换到读取数据模式
        buf.flip();
        
        //读取数据
        byte dst [] = new byte[buf.limit()];
        buf.get(dst,0,2);
        System.out.println("第一次打印操作");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(new String(dst,0,2));
        
        //进行标记
        buf.mark();
        
        //再次进行读取数据
        buf.get(dst,2,2);
        System.out.println("第二次打印操作");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(new String(dst,2,2));
        
        //恢复到之前的位置
        buf.reset();
        System.out.println("恢复到第一次操作备份的位置");
        System.out.println(buf.position());

    }

mark()的源码：

    public final Buffer mark() {
        mark = position;
        return this;
    }

reset()方法源码：

    public final Buffer reset() {
        int m = mark;
        if (m < 0)
            throw new InvalidMarkException();
        position = m;
        return this;
    }

再次添加新的代码：

        //判断缓冲区是否还有剩余数据
        if(buf.hasRemaining()){
            //获取缓冲区可操作的数据的数量
            System.out.println(buf.remaining());
        }

hasReaining()方法的源码：

    public final boolean hasRemaining() {
        return position < limit;
    }

此前有一个恢复到第一次操作数据的位置

所以此时可以操作的数据剩余量为3

图解缓冲区的基本属性（position、capacity、limit）

缓冲区常常使用的方法

以上是关于2NIO--缓冲区（Buffer）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Buffer lab——20145326蔡馨熠

20179209《Linux内核原理与分析》第十二周作

WebGL中Stencil Buffer的运用以及ThreeJS的实现

从片段着色器中的地形高程数据计算法线

Buffer overrun detected!缓冲区溢出代码检查

读取缓冲区拥有的访问内存