java基础·杂（NIO之ByteBuffer）

最新推荐文章于 2025-04-12 02:40:06 发布

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分类专栏： java基础

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本文介绍了Java NIO（New IO）的概念及其与传统IO的区别，重点讲解了通道(Channel)和缓冲区(Buffer)的工作机制。通过实例演示了如何使用FileChannel进行文件读写操作，并详细解释了Buffer的使用流程。

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接触了NIO的东西，这里记下，方便以后查阅。

1，NIO

Java NIO(New IO)是一个可以替代标准Java IO API的IO API（从Java 1.4开始)，Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式。

Channels and Buffers（通道和缓冲区）

标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）进行操作，数据总是从通道读到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。

Java NIO的通道类似流，但又有些不同：

既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的读写通常是单向的。

通道可以异步地读写。

通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。

Channel的实现:
   FileChannel 从文件中读写数据。-常用
   DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。
   SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。-常用

ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

2，案例

例如：

Channels and Buffers的例子：
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");//参数 mode 的值可选 "r"：可读，"w" ：可写，"rw"：可读性；
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();//返回与此文件关联的唯一 FileChannel 对象。
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);//create buffer with capacity of 48 bytes
int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.将字节序列从此通道读入给定的缓冲区。读取的字节数，可能为零，如果该通道已到达流的末尾，则返回 -1
while (bytesRead != -1) {
  buf.flip();  //make buffer ready for read
  while(buf.hasRemaining()){//告知在当前位置和限制之间是否有元素。当且仅当此缓冲区中至少还有一个元素时返回 true
      System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time.相对 get 方法。读取此缓冲区当前位置的字节，然后该位置递增。返回：缓冲区当前位置的字节
  }
  buf.clear(); //make buffer ready for writing
  bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();

通道可以由FileInputStream，FileOutputStream，RandomAccessFile三个类来产生，例如：FileChannel fc = new FileInputStream().getChannel();与通道交互的一般方式就是使用缓冲器，可以把通道比如为煤矿(数据区)，而把缓冲器比如为运煤车，想要得到煤一般都通过运煤车来获取，而不是直接和煤矿取煤。

3，Buffer

在NIO中,数据的读写操作始终是与缓冲区相关联的，读取时，信道(SocketChannel)将数据读入缓冲区,写入时首先要将发送的数据按顺序填入缓冲区。缓冲区是定长的,基本上它只是一个列表,它的所有元素都是基本数据类型。ByteBuffer是最常用的缓冲区，它提供了读写其他数据类型的方法,且信道的读写方法只接收ByteBuffer。

使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：
1,写入数据到Buffer
2,调用flip()方法,反转缓冲区，将Buffer从写模式切换到读模式
3,从Buffer中读取数据
4,调用clear()方法或者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。

缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。

为了理解Buffer的工作原理，需要熟悉它的三个属性：

capacity，position，limit

position和limit的含义取决于Buffer处在读模式还是写模式。不管Buffer处在什么模式，capacity的含义总是一样的。

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。

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会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity – 1.

当读取数据时，也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式，position会被重置为0. 当从Buffer的position处读取数据时，position向前移动到下一个可读的位置。

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。

创建ByteBuffer

使用allocate()静态方法
ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(256);