NIO直接缓冲区和非直接缓冲区

Posted 2020-10-03

非直接缓冲区：通过allocate()方法分配缓冲区，将缓冲区建立在JVM的内存中。

直接缓冲区：通过allocateDirect()方法分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中。可以提高效率。

 

字节缓冲区要么是直接的，要么是非直接的。如果为直接字节缓冲区，则 Java 虚拟机会尽最大努力直接在此缓冲区上执行本机 I/O 操作。也就是说，在每次调用基础操作系统的一个本机 I/O 操作之前（或之后），虚拟机都会尽量避免将缓冲区的内容复制到中间缓冲区中（或从中间缓冲区中复制内容）。

 

直接字节缓冲区可以通过调用此类的 allocateDirect() 工厂方法来创建。此方法返回的缓冲区进行分配和取消分配所需成本通常高于非直接缓冲区。直接缓冲区的内容可以驻留在常规的垃圾回收堆之外，因此，它们对应用程序的内存需求量造成的影响可能并不明显。所以，建议将直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本机I/O 操作影响的大、持久的缓冲区。一般情况下，最好仅在直接缓冲区能在程序性能方面带来明显好处时分配它们。 

直接字节缓冲区还可以通过 FileChannel 的 map() 方法 将文件区域直接映射到内存中来创建。该方法返回MappedByteBuffer 。 Java 平台的实现有助于通过 JNI 从本机代码创建直接字节缓冲区。如果以上这些缓冲区中的某个缓冲区实例指的是不可访问的内存区域，则试图访问该区域不会更改该缓冲区的内容，并且将会在访问期间或稍后的某个时间导致抛出不确定的异常。 
字节缓冲区是直接缓冲区还是非直接缓冲区可通过调用其 isDirect()方法来确定。提供此方法是为了能够在性能关键型代码中执行显式缓冲区管理。 

测试代码：

package com.achong.nio;

import java.nio.ByteBuffer;

import org.junit.Test;

/*
 * 一、缓冲区(Buffer), 在java nio中负责数据的存储，缓冲区底层由数组实现
 * 根据数据类型不同(boolean 除外), 提供了相应类型的缓冲区：
 * ByteBuffer
 * CharBuffer
 * ShortBuffer
 * IntBuffer
 * LongBuffer
 * FloatBuffer
 * DoubleBuffer
 * 
 * 上述缓冲区的管理方式几乎一致，通过allocate()获取缓冲区
 * 
 * 二、缓冲区存取数据的两个核心方法
 * put():存入数据到缓冲区
 * get():获取缓冲区中的数据
 * 
 * 三、缓冲区中的四个核心属性
 * capacity:容量，表示缓冲区最大存储数据的容量，一旦声明不能改变
 * limit:界限，表示缓冲区中可以操作数据的大小，limit后数据不能进行读写
 * position:位置，表示缓冲区中正在操作数据的位置
 * mark:标记当前position位置，并通过reset()回到标记位置
 * 
 * 0 <= mark <= position <= limit <= capacity
 * 
 * 四、其他的常用的方法
 * 判断缓冲区是否还有数据：hasRemaining()
 * 获取缓冲区还可以操作的数据数量：remaining()
 * 
 * 五、直接缓冲区和非直接缓冲区
 * 非直接缓冲区：通过allocate()方法分配非直接缓冲区，将缓冲区建立在JVM的内存中
 * 直接缓冲区：通过allocateDirect()方法分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中，可以提高效率
 * 
 */
public class TestBuffer {
    
    //测试知识点：五中内容
    @Test
    public void test2(){
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
        System.out.println("是否为直接缓冲区： " + buf.isDirect());
    }
    
    //测试知识点：一~四中内容
    @Test
    public void test1(){
        
        String str = "abcde";
        
        //1.分配一个指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        System.out.println("-----allocate-----");
        System.out.println("position操作数据位置:" + buf.position());
        System.out.println("limit可以操作数据的大小:" + buf.limit());
        System.out.println("capacity缓冲区容量大小:" + buf.capacity());
        
        //2.利用put()存入数据到缓冲区中
        System.out.println("-----put-----");
        buf.put(str.getBytes());
        System.out.println("position操作数据位置:" + buf.position());
        System.out.println("limit可以操作数据的大小:" + buf.limit());
        System.out.println("capacity缓冲区容量大小:" + buf.capacity());
        
        //3.切换读取模式
        buf.flip();
        System.out.println("-----flip-----");
        System.out.println("position操作数据位置:" + buf.position());
        System.out.println("limit可以操作数据的大小:" + buf.limit());
        System.out.println("capacity缓冲区容量大小:" + buf.capacity());
        
        //4.利用get取出缓冲区中数据
        System.out.println("-----get-----");
        byte[] dst = new byte[buf.limit()];
        buf.get(dst);
        System.out.println(new String(dst, 0, dst.length));
        System.out.println("position操作数据位置:" + buf.position());
        System.out.println("limit可以操作数据的大小:" + buf.limit());
        System.out.println("capacity缓冲区容量大小:" + buf.capacity());
        
        //5.rewind:可重复读
        buf.rewind();
        System.out.println("-----rewind-----");
        System.out.println("position操作数据位置:" + buf.position());
        System.out.println("limit可以操作数据的大小:" + buf.limit());
        System.out.println("capacity缓冲区容量大小:" + buf.capacity());
        
        //6.clear:清空缓冲区
        System.out.println("-----clear-----");
        buf.clear();
        System.out.println("position操作数据位置:" + buf.position());
        System.out.println("limit可以操作数据的大小:" + buf.limit());
        System.out.println("capacity缓冲区容量大小:" + buf.capacity());
        System.out.println((char)buf.get());
        
        //7.mark:标记position位置
        System.out.println("-----mark-----");
        buf.mark();
        System.out.println((char)buf.get());
        System.out.println("position操作数据位置:" + buf.position());
        buf.reset();
        System.out.println("position操作数据位置(reset):" + buf.position());
        if (buf.hasRemaining()) {
            System.out.println("remaining即limit位置:" + buf.remaining());
        }
    }
}