JAVA NIO系列 Buffer 解读

Posted 2020-08-04 冬瓜蔡

缓冲区分类　

NIO中的buffer用于和通道交互，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区中写入通道的。Buffer就像一个数组，可以保存多个类型相同的数据。每种基本数据类型都有对应的Buffer类：

缓冲区的属性

1、capacity(容量)：buffer本质是一个数组，在初始化时有固定的大小，这个值就是容量。容量不可改变，一旦缓冲区满了，需要将其清空才能将继续进行读写操作。

2、position(位置)：表示当前的位置，初始化时为0，当一个基本数据类型的数据写入buffer时，position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大值可以是                              capacity-1。

3、limit（限制）：在缓冲区写模式下，limit表示你最多能往Buffer里写多少数据，大小等于capacity；在缓冲区读模式下，limit表示能从缓冲区内读取到多少数据，因此，当切　　　　　　　　　　换Buffer到读模式时，limit会被设置成写模式下的position值。

                          

一、使用NIO进行文件内容的复制：

public class BufferTest
{
    public static void main(String[] args) throws Exception
    {
        FileInputStream fis = new FileInputStream("d:/in.txt");
        FileChannel channel = fis.getChannel();
        
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("d:/out.txt");
        FileChannel channel1 = fos.getChannel();
        //初始化缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(20);
        System.out.println("通道文件的大小：" + channel.size());
        System.out.println("缓冲区初始化时当前位置：" + buffer.position());
        System.out.println("缓冲区初始化时可写的限制：" + buffer.limit());
        System.out.println("---------循环开始-----");
        //判断通道内数据是否读取完成
        while(-1 != channel.read(buffer))
        {
            System.out.println("缓冲区写模式下当前位置：" + buffer.position());
            System.out.println("缓冲区写模式下的限制：" + buffer.limit());
            //将缓冲区从写模式切换到读模式
            buffer.flip();
            System.out.println("缓冲区读模式下当前位置：" + buffer.position());
            System.out.println("缓冲区读模式下的限制：" + buffer.limit());
            //判断缓冲区内是否还有数据可读取
            while(buffer.hasRemaining())
            {
                channel1.write(buffer);
            }
            buffer.clear();
        }
        channel.close();
        channel1.close();
        fis.close();
    }
}

执行结果：

通道文件的大小：36
缓冲区初始化时当前位置：0
缓冲区初始化时可写的限制：20
---------循环开始-----
缓冲区写模式下当前位置：20
缓冲区写模式下的限制：20
缓冲区读模式下当前位置：0
缓冲区读模式下的限制：20
缓冲区写模式下当前位置：16
缓冲区写模式下的限制：20
缓冲区读模式下当前位置：0
缓冲区读模式下的限制：16

1、文件的大小为36个字节，缓冲区初始化的大小为20个字节，程序中进行了两次读取操作，才完成了文件内容的复制。

2、可以看到，在缓冲区写模式下，limit的大小始终等于capacity；而在读模式下，limit等于模式切换前position的大小。

二、Buffer的分配

Buffer对象的获取需要进行分配，每种类型的Buffer对象都有一个allocate方法。我们以程序中的ByteBuffer对象为例：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(20);

我们去跟踪下源码：

1  public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
2     if (capacity < 0)
3         throw new IllegalArgumentException();
4     return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
5     }

HeapByteBuffer(int cap, int lim) {        // package-private

    super(-1, 0, lim, cap, new byte[cap], 0);

//在这里已经创建一个以cap为大小的字节数组（new byte[cap]）

ByteBuffer(int mark, int pos, int lim, int cap,    // package-private
         byte[] hb, int offset)
    {
    super(mark, pos, lim, cap);
    this.hb = hb;
    this.offset = offset;
    }

Buffer(int mark, int pos, int lim, int cap) {    // package-private
    if (cap < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    this.capacity = cap;
    limit(lim);
    position(pos);
    if (mark >= 0) {
        if (mark > pos)
        throw new IllegalArgumentException();
        this.mark = mark;
    }
    }

//数组的创建在ByteBuffer类里面已经创建，在父类Buffer里，初始化容量、限制、位置等一些公共属性。

三、Buffer模式的切换

buffer.flip()该方法是用于将缓冲区从写模式切换到读模式，这是一种固定写法，该方法的源码如下：

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

 调用flip()方法会将position设回0，并将limit设置成之前position的值。

四、remaind方法

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

将position的位置设置为0，表示可以重新读取Buffer中的所有数据，limit保持不变。

五、clear方法

1  public final Buffer clear() {
2     position = 0;
3     limit = capacity;
4     mark = -1;
5     return this;

1、一旦完成对buffer中数据的读取，需要让buffer做好再次被写入的准备，这时候可以调用clear方法来完成。

2、clear方法将position设置为0，limit设置为容量的值，也就意味着buffer被清空了，但是这个清空的概念是写入数据可以从缓冲区的指定位置开始，但buffer里面的数据并没有        删除。

3、如果buffer里面还有数据没有被读取，这个时候调用clear方法会导致那些数据被“遗忘”，因为没有标记告诉你哪些是读取过哪些没有被读取。

六、向buffer中写入数据

1、通过channel写入；

2、通过buffer的put方法写入：

buffer.put("channel".getBytes());

七、从buffer中读取数据

1、通过channel读取；

2、通过buffer的get方法读取：

byte b = buffer.get();