Java 中的 ByteBuffer 详解

最新推荐文章于 2025-04-02 17:41:45 发布

daweias

最新推荐文章于 2025-04-02 17:41:45 发布

阅读量1.2k

点赞数 6

分类专栏： MQ 文章标签： java 开发语言后端

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/daweias/article/details/144235145

版权

MQ 专栏收录该内容

26 篇文章

订阅专栏

Java 中的 ByteBuffer 详解

Java 中的 ByteBuffer 是一个非常强大的用于处理字节数据的工具，以下将对其进行详细介绍。

一、ByteBuffer 的本质

ByteBuffer 是 Java NIO（New Input/Output）包中的一个核心类，它提供了一个可以直接操作字节的缓冲区。可以将其想象成一个特殊的数组，但比普通数组更加强大和灵活。

二、ByteBuffer 的工作模式

直接缓冲区（Direct Buffer）

当调用 ByteBuffer.allocateDirect() 创建缓冲区时，JVM 会在操作系统的内存中分配一块区域。这种模式特别适合进行 I/O 操作，因为数据可以直接在操作系统级别传输，不需要在 JVM 堆内存和系统内存之间复制数据。创建示例如下：

ByteBuffer directBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024); // 分配1024字节的直接缓冲区

堆缓冲区（Heap Buffer）

通过 ByteBuffer.allocate() 创建的是堆内缓冲区，数据存储在 JVM 的堆内存中。这种模式适合频繁的数据操作，因为它在 Java 堆中，垃圾回收器可以管理它。示例如下：

ByteBuffer heapBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 分配1024字节的堆缓冲区

三、ByteBuffer 的重要概念和操作

1. 位置指针（Position）

ByteBuffer 维护着一个位置指针，指示下一个要读取或写入的位置。每次读写操作都会自动更新这个位置，示例如下：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
buffer.put((byte) 65);    // 写入一个字节，position 从 0 变为 1
buffer.put((byte) 66);    // position 从 1 变为 2
System.out.println(buffer.position()); // 输出 2

2. 容量（Capacity）和限制（Limit）

容量是缓冲区能容纳的最大字节数，而限制表示可以操作的最后位置，示例如下：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(100); // capacity = 100
System.out.println(buffer.capacity()); // 输出 100
System.out.println(buffer.limit());    // 初始时 limit = capacity = 100

3. 读写模式切换

ByteBuffer 最强大的特性之一是可以在读写模式间切换。flip() 方法用于从写模式切换到读模式，示例如下：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(100);
// 写入数据
buffer.put("Hello".getBytes());
// 切换到读模式
buffer.flip();
// 现在可以读取数据了
byte[] data = new byte[5];
buffer.get(data);
System.out.println(new String(data)); // 输出 "Hello"

4. 标记和重置

ByteBuffer 允许我们标记当前位置并在之后重置到这个位置，示例如下：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(100);
buffer.put("Hello World".getBytes());
buffer.flip();
// 读取前5个字符
byte[] firstWord = new byte[5];
buffer.get(firstWord);
// 标记当前位置
buffer.mark();
// 继续读取
buffer.get();
// 重置到标记位置
buffer.reset();

5. 视图缓冲区

ByteBuffer 可以创建不同类型的视图，允许我们用不同的数据类型来处理同一块内存，示例如下：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(100);
// 创建一个 Int 视图
IntBuffer intView = buffer.asIntBuffer();
// 写入整数
intView.put(42);
// 原始字节缓冲区中现在包含了这个整数的字节表示

四、实际应用示例

让我们看一个完整的例子，展示如何使用 ByteBuffer 进行文件操作：

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

public class FileIOExample {
    public static void writeToFile(String fileName, String content) throws Exception {
        // 创建一个直接缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
        
        // 获取文件通道
        try (FileChannel channel = FileChannel.open(Path.of(fileName), 
                StandardOpenOption.CREATE, StandardOpenOption.WRITE)) {
            
            // 写入数据到缓冲区
            buffer.put(content.getBytes());
            // 切换到读模式
            buffer.flip();
            
            // 将缓冲区的内容写入文件
            while (buffer.hasRemaining()) {
                channel.write(buffer);
            }
        }
    }

    public static String readFromFile(String fileName) throws Exception {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
        StringBuilder content = new StringBuilder();
        
        try (FileChannel channel = FileChannel.open(Path.of(fileName), 
                StandardOpenOption.READ)) {
            
            while (channel.read(buffer)!= -1) {
                buffer.flip();
                while (buffer.hasRemaining()) {
                    content.append((char) buffer.get());
                }
                buffer.clear();
            }
        }
        
        return content.toString();
    }
}