NIO 之 缓冲区（Buffer）

Posted 2020-08-04 子灏的笔记本

缓存区是java nio的核心部分，所以必须熟悉它的一些操作。

实现类型：

nio中实现了除布尔型（boolean）外的其他7种基本数据类型的buffer（ByteBuffer,CharBuffer,DoubleBuffer,FloatBuffer,IntBuffer,LongBuffer,ShortBuffe）,还有Mappedyteuffer，用于表示内存映射文件

基本用法

使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤： 

• 写入数据到Buffer
• 调用flip()方法
• 从Buffer中读取数据
• 调用clear()方法或者compact()方法       

当向buffer写入数据时，buffer会记录下写了多少数据。一旦要读取数据，需要通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式。在读模式下，可以读取之前写入到buffer的所有数据。 
一旦读完了所有的数据，就需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区：调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

关键属性

• capacity

　　　　作为一个内存块，Buffer有一个固定的大小值，也叫“capacity”.你只能往里写capacity个byte、long，char等类型。一旦Buffer满了，需要将其清空（通过读数据或者清除数据）才能继续写数据往里写数据。

　　　　例子：

　　　　　　把一个缓存区比作一个电影厅，这个电影厅只能容下50名观众。50表示这个缓存器的capacity

• position

　　　　当你写数据到Buffer中时，position表示当前的位置。初始的position值为0.当一个byte、long等数据写到Buffer后， position会向后移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity – 1。 

　　　　例子：

　　　　　　假设电影院的售票策略是 按顺序售票，且每个影厅的位置从0开始算起，且只有50个位置（0-49），某个场次一共卖了30张票，那么买到第30张票的观众的位置应该是29号，这个位置 对应缓存区的position。

• limit

　　在写模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。 写模式下，limit等于Buffer的capacity。 
　　当切换Buffer到读模式时， limit表示你最多能读到多少数据。因此，当切换Buffer到读模式时，limit会被设置成写模式下的position值。换句话说，你能读到之前写入的所有数据（limit被设置成已写数据的数量，这个值在写模式下就是position） 

　　例子:

　　　　电影院每个场次开场前，可卖的票数为对应影厅的座位数（容量），开场后每个场次所售票数为实际卖出张数。这里的开场前售票可理解为写模式（write),查看开场后实际买票数可理解为读模式（read），每个影厅容量为50，在开场前可买票数=影厅容量（limit=capacity）为50，但这个电影实在是太烂了，结果只卖了10张票，最后检票入场时，检验妹子只检到了第9个位置（位置从0开始算起）

Buffer的分配 

　　国民公共王老头，最近在某地又搞了个万da影院，堪称当地最好的影院，分高中档，vr,4D,巨幕等等各种类型的影厅，不懂得看热闹，懂的看门道，其实呢，这个所谓的牛逼影院也就各地影院的拷贝版，无非就是对每个影厅进行了一些个性化的定制，作为一个猿，java猿，对它这种吹牛逼，只能呵呵呵，用面向对象封装下，所有影厅按着一个有屏幕、座位、音箱、投影仪的标准的影厅结构建造，然后不同档次/类型进行个性化定制。

　伟大的建筑工人帮王老头建造了一座座的万da影院，作为一为低调的码农，只能默默的用代码构造一个属于自己的万达私人影院了，当上国民爷爷。

　一个标准的影厅结构，对应所有类型缓存区（ByteBuffer,CharBuffer,DoubleBuffer,FloatBuffer,IntBuffer,LongBuffer,ShortBuffe,Mappedyteuffer）的父类,

java.nio.Buffer

每个影厅都有标准影厅结构改造而来，所以每种类型的缓存区都继承java.nio.Buffer类，伟大的建筑师用一个个砖建造每个影厅，智慧的码农只需一行代码就能搞定一个属于自己的影厅（缓存区），不信往下看

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  

牛逼吧，而且座位数可以随时增加，只要有地皮（内存空间），可以随时增加。更厉害的是，每种类型的影厅（缓存区）都可以哦，而且实现方法都一样，例如CharBuffer

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);  

Buffer的操作方法

　　王老头你的影厅再牛逼，观众也要去跑到影院看，敢不敢为每个观众配专车接送，一条龙服务...，码农的私人影院不但建造简单又快捷，而且服务也是当当的，观众随时随地可以体验不同类型的影厅，不信你看看。

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);  
buf.put("wanglaotou".toCharArray());

　　听说王老头的影院vip用户可以享受专属vip通道进影厅，哈哈，城会玩。私人影院一样可以，接招

RandomAccessFile aFile = null;
        try {
            //找到王老头的家
            aFile = new RandomAccessFile("F:\\王老头的家.txt", "rw");
            //走专属通道
            FileChannel inChannel = aFile.getChannel();  
            //建造专属影厅
            ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); 
            //请王老头入座
            int bytesRead = inChannel.read(buf);
            System.out.println("家丁人数:"+bytesRead);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        }  catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally{
            if (aFile!=null) {
                aFile.close();
            }
        }  

听说万da影院引进了一套先进的检票系统，不但节约了人力成本还可以自动统计每场次实际入场人数，于是各大媒体各种吹捧，公民公公再次上头条，当低调的码农们听到

这个消息后，又是呵呵呵，因为他家的私人影院只需两行代码就能统计出来。

buf.flip();//统计命令（相当于从写模式进入到读模式）
System.out.println("入场人数（输入长度）:"+buf.limit());

flip方法将Buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法会将position设回0，并将limit设置成之前position的值。 
换句话说，position现在用于标记读的位置，limit表示之前写进了多少个byte、char等 —— 现在能读取多少个byte、char等。

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

其实，就在刚刚接王老头来看电影的路上出了一个插曲，在路上碰见了他的一位朋友（苍老师），然后这次正好王老太去欧洲游不在家，然后司机确认身份后得知是苍老师，然后就带上了苍老师陪他一块去观影，确定身份的过程是这样的

int bytesWritten = inChannel.write(buf);  

其实，就这样一行代码，就把王老头的这位朋友的身份确认了（从Buffer中读取数据），哇塞，难道是他的小san?

当然我们的司机师傅不仅会这一招还有其他的确认身份方法，简单的向你演示下

byte aByte = buf.get();  

get方法有很多版本，允许你以不同的方式从Buffer中读取数据。例如，从指定position读取，或者从Buffer中读取数据到字节数组。更多Buffer实现的细节参考JavaDoc。 

哎呀，实在没力气编瞎话了，下面几个方法，随便说说吧

rewind()方法 

Buffer.rewind()将position设回0，所以你可以重读Buffer中的所有数据。limit保持不变，仍然表示能从Buffer中读取多少个元素（byte、char等）。 

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

clear()与compact()方法 

一旦读完Buffer中的数据，需要让Buffer准备好再次被写入。可以通过clear()或compact()方法来完成。 

如果调用的是clear()方法，position将被设回0，limit被设置成 capacity的值。换句话说，Buffer 被清空了。Buffer中的数据并未清除，只是这些标记告诉我们可以从哪里开始往Buffer里写数据。 

如果Buffer中有一些未读的数据，调用clear()方法，数据将“被遗忘”，意味着不再有任何标记会告诉你哪些数据被读过，哪些还没有。 

如果Buffer中仍有未读的数据，且后续还需要这些数据，但是此时想要先先写些数据，那么使用compact()方法。

compact()方法将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处。然后将position设到最后一个未读元素正后面。limit属性依然像clear()方法一样，设置成capacity。现在Buffer准备好写数据了，但是不会覆盖未读的数据。 

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

 

mark()与reset()方法 

通过调用Buffer.mark()方法，可以标记Buffer中的一个特定position。之后可以通过调用Buffer.reset()方法恢复到这个position。例如： 

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

 

equals()与compareTo()方法 

可以使用equals()和compareTo()方法两个Buffer。 

equals() 

当满足下列条件时，表示两个Buffer相等： 

• 有相同的类型（byte、char、int等）。
• Buffer中剩余的byte、char等的个数相等。
• Buffer中所有剩余的byte、char等都相同。

如你所见，equals只是比较Buffer的一部分，不是每一个在它里面的元素都比较。实际上，它只比较Buffer中的剩余元素。 

compareTo()方法 

compareTo()方法比较两个Buffer的剩余元素(byte、char等)， 如果满足下列条件，则认为一个Buffer“小于”另一个Buffer： 

• 第一个不相等的元素小于另一个Buffer中对应的元素。
• 所有元素都相等，但第一个Buffer比另一个先耗尽(第一个Buffer的元素个数比另一个少)。