nio buffer用法

Posted 2023-04-11

参考技术A NIO的Buffer（缓冲区）本质上是一个内存块，既可以写入数据，也可以从中读取数据。NIO的Buffer类，是一个抽象类，位于java.nio包中，其内部是一个内存块（数组）。NIO的Buffer与普通的内存块（Java数组）不同的是：NIOBuffer对象，提供了一组更加有效的方法，用来进行写入和读取的交替访问。需要强调的是：Buffer类是一个非线程安全类.

1. Buffer类Buffer类是一个抽象类，对应于Java的主要数据类型，在NIO中有8种缓冲区类，分别如下 ：ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer、MappedByteBuffer。前7种Buffer类型，覆盖了能在IO中传输的所有的Java基本数据类型。第8种类型MappedByteBuffer是专门用于内存映射的一种ByteBuffer类型。实际上，使用最多的还是ByteBuffer二进制字节缓冲区类型，后面会看到。
2.capacity属性Buffer类的capacity属性，表示内部容量的大小。
       一旦写入的对象数量超过了capacity容量，缓冲区就满了，不能再写入了。Buffer类的capacity属性一旦初始化，就不能再改变。原因是什么呢？Buffer类的对象在初始化时，会按照capacity分配内部的内存。在内存分配好之后，它的大小当然就不能改变了。再强调一下，capacity容量不是指内存块byte[]数组的字节的数量。capacity容量指的是写入的数据对象的数量。前面讲到，Buffer类是一个抽象类，Java不能直接用来新建对象。使用的时候，必须使用Buffer的某个子类，例如使用DoubleBuffer，则写入的数据是double类型，如果其capacity是100，那么我们最多可以写入100个double数据。
3.position属性Buffer类的position属性，表示当前的位置。
        position属性与缓冲区的读写模式有关。在不同的模式下，position属性的值是不同的。当缓冲区进行读写的模式改变时，position会进行调整。
    在写入模式下，position的值变化规则如下：
（1）在刚进入到写模式时，position值为0，表示当前的写入位置为从头开始。
（2）每当一个数据写到缓冲区之后，position会向后移动到下一个可写的位置。
（3）初始的position值为0，最大可写值position为limit–1。当position值达到limit时，缓冲区就已经无空间可写了。
在读模式下，position的值变化规则如下：
（1）当缓冲区刚开始进入到读模式时，position会被重置为0。
（2）当从缓冲区读取时，也是从position位置开始读。读取数据后，position向前移动到下一个可读的位置。（3）position最大的值为最大可读上限limit，当position达到limit时，表明缓冲区已经无数据可读。起点在哪里呢？当新建一个缓冲区时，缓冲区处于写入模式，这时是可以写数据的。数据写入后，如果要从缓冲区读取数据，这就要进行模式的切换，可以使用（即调用）flip翻转方法，将缓冲区变成读取模式。在这个flip翻转过程中，position会进行非常巨大的调整，具体的规则是：position由原来的写入位置，变成新的可读位置，也就是0，表示可以从头开始读。flip翻转的另外一半工作，就是要调整limit属性。
3.limit属性Buffer类的limit属性，表示读写的最大上限。
        limit属性，也与缓冲区的读写模式有关。在不同的模式下，limit的值的含义是不同的。在写模式下，limit属性值的含义为可以写入的数据最大上限。在刚进入到写模式时，limit的值会被设置成缓冲区的capacity容量值，表示可以一直将缓冲区的容量写满。在读模式下，limit的值含义为最多能从缓冲区中读取到多少数据。
一般来说，是先写入再读取。当缓冲区写入完成后，就可以开始从Buffer读取数据，可以使用flip翻转方法，这时，limit的值也会进行非常大的调整。具体如何调整呢？将写模式下的position值，设置成读模式下的limit值，也就是说，将之前写入的最大数量，作为可以读取的上限值。在flip翻转时，属性的调整，将涉及position、limit两个属性，这种调整比较微妙，不是太好理解，举一个简单例子：首先，创建缓冲区。刚开始，缓冲区处于写模式。position为0，limit为最大容量。然后，向缓冲区写数据。每写入一个数据，position向后面移动一个位置，也就是position的值加1。假定写入了5个数，当写入完成后，position的值为5。这时，使用（即调用）flip方法，将缓冲区切换到读模式。limit的值，先会被设置成写模式时的position值。这里新的limit是5，表示可以读取的最大上限是5个数。同时，新的position会被重置为0，表示可以从0开始读。
       除了前面的3个属性，第4个属性mark（标记）比较简单。就是相当一个暂存属性，暂时保存position的值，方便后面的重复使用position值。下面用一个表格总结一下Buffer类的4个重要属性，参见表3-1。Buffer四个重要属性的取值说明

4.buffer的重要方法
    　allocate()创建缓冲区,put()写入到缓冲区,flip()翻转,Buffer.clear()从读取模式转换为写入模式

5.buffer的使用基本步骤
总体来说，使用JavaNIOBuffer类的基本步骤如下：
（1）使用创建子类实例对象的allocate()方法，创建一个Buffer类的实例对象。
（2）调用put方法，将数据写入到缓冲区中。
（3）写入完成后，在开始读取数据前，调用Buffer.flip()方法，将缓冲区转换为读模式。
（4）调用get方法，从缓冲区中读取数据。
（5）读取完成后，调用Buffer.clear()或Buffer.compact()方法，将缓冲区转换为写入模式。

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java nio2

Buffer的基本用法 

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。 

 

Buffer的类型 

Java NIO 有以下Buffer类型： 

• ByteBuffer
• MappedByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

如你所见，这些Buffer类型代表了不同的数据类型。换句话说，就是可以通过char，short，int，long，float 或 double类型来操作缓冲区中的字节。 

MappedByteBuffer 有些特别，在涉及它的专门章节中再讲。 

Buffer的分配 

要想获得一个Buffer对象首先要进行分配。 每一个Buffer类都有一个allocate方法。下面是一个分配48字节capacity的ByteBuffer的例子。 

Java代码 

1. ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);  

这是分配一个可存储1024个字符的CharBuffer： 

Java代码 

1. CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);  

向Buffer中写数据 

写数据到Buffer有两种方式： 

• 从Channel写到Buffer。
• 通过Buffer的put()方法写到Buffer里。

从Channel写到Buffer的例子 

Java代码 

1. int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.  

通过put方法写Buffer的例子： 

Java代码 

1. buf.put(127);  

put方法有很多版本，允许你以不同的方式把数据写入到Buffer中。例如， 写到一个指定的位置，或者把一个字节数组写入到Buffer。 更多Buffer实现的细节参考JavaDoc。  

从Buffer中读取数据 

从Buffer中读取数据有两种方式： 

• 从Buffer读取数据到Channel。
• 使用get()方法从Buffer中读取数据。

从Buffer读取数据到Channel的例子： 

Java代码 

1. //read from buffer into channel.  
2. int bytesWritten = inChannel.write(buf);  

使用get()方法从Buffer中读取数据的例子 

Java代码 

1. 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。 

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）。 

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。