ByteBuffer学习笔记

JDK 1.4的java.nio.*包中引入了新的JavaI/O类库，其目的在于提高速度。（实际上，旧的I/O包已经使用nio重新实现过，以便充分利用这种速度，即使我们不显式地用nio编写代码，也能从中受益！

nio速度的提高来自于所使用的结构更接近于操作系统执行I/O的方式（Java执行I/O接近于操作系统执行I/O，所以速度得到了提高）：通道和缓冲器。我们可以把它想象成一个煤矿，通道是一个包含煤层（数据）的矿藏，而缓冲器则是派送到矿藏的卡车。卡车载满煤炭而归，我们再从卡车上获得煤炭。也就是说，我们要读书到数据，并没有直接和通道交互；只是和缓冲器交互，并把缓冲器派送到通道。通道要么从缓冲器获得数据，要么向缓冲器发送数据！

唯一直接与通道交互的缓冲器是ByteBuffer,它是java.nio里面的类：通过告知分配多少存储空间来创建一个ByteBuffer对象，并且还有一个方法选择集，用以原始的字节形式或基本数据类型输出和读取数据。但是没办法输出或读取对象，即使是字符串对象也不行；

ByteBuffer是一个抽象类，不能直接创建实例，可以调用该类的static方法allocate(int capacity)来创建它的一个新缓冲区，该缓冲区的位置将为零，其界限将为其容量，其标记是不确定的。它将具有一个底层实现数组，且其 数组偏移量将为零。

关于通道，这里介绍一个文件通道FileChannel，它也是一个抽象类，也不能直接创建实例。旧的I/O类库中有本个类被修改过了，可以用它们的getChannel()来返回一个FileChannel对象（更确切的说应该是返回FileChannel的一个匿名子类的对象）。这三个能返回FileChannel的类是：FileInputStream,FileOutputStream,RandomAccessFile 。值得注意的是它们都是字节流的，Reader与Writer这两个处理字符流的类不能用于通道，不过java,nio.channels.Channels类提供了实用方法，用以在通道中产生Reader与Writer（想了解更多请查API文档，这里不介绍）！
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缓冲区是特定基本类型元素的线性有限序列。除内容外，缓冲区的基本属性还包括容量、限制和位置：

缓冲区的容量 是它所包含的元素的数量。缓冲区的容量不能为负并且不能更改。

缓冲区的限制 是第一个不应该读取或写入的元素的索引。缓冲区的限制不能为负，并且不能大于其容量。

缓冲区的位置 是下一个要读取或写入的元素的索引。缓冲区的位置不能为负，并且不能大于其限制。

因此，我们从缓冲区读书数据，其实是从此缓冲区的“位置”处一直读到“限制”处!


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关于缓冲器ByteBuffer，最令人捉摸不清的可能是它的三个方法：flip();clear();remind()
这三个方法一般是和FileChannel的read(ByteBuffer bf)与write(ByteBuffer bf)混合在一起使用的！

FileChannel的read(ByteBuffer bf)：将字节序列从FileChannel读入给定的缓冲区ByteBuffer bf 中！读完以后，bf的当前位置就是从FileChannel中读取的字节个数！
同理，我们应该可以很容易想象出write(ByteBuffer bf)它就是用来将字节序列从给定的缓冲区ByteBuffer bf写入通道FileChannel。

ByteBuffer的flip()：反转此缓冲区，将限制设置为当前位置，然后将位置设置为 0 ！

ByteBuffer的clear();“清除”此缓冲区，将位置设置为 0，将限制设置为容量！此方法不能实际清除缓冲区中的数据，但从名称来看它似乎能够这样做，这样命名是因为它多数情况下确实是在清除数据时使用。因为调用该方法后，我们一般都会调用FileChannel.read(buff)或者buff.put()来把新的数据放到buff中，此时原来的内容就会被新的内容所覆盖！也不是全部覆盖，而是覆盖掉新数据所包含的字节数！所以看起来好象就是原来的内容被删除一样！


remind()，重绕此缓冲区，将位置设置为 0 并丢弃标记。此方法与flip()的区别是：remind()不会把限制设置为当前位置，而是保持限制不变！与clear()的区别是：remind()不会把限制设置为容量，而是保持限制不变！

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讲了这么多，你们不晕，我都晕了，那么现在来点实际的代码，以帮助理解！

//例一：
import java.nio.channels.*;
import java.io.*;

public class GetChannel {
private static final int BSIZE = 1024;
public static void main(String[] args) throws Exception {
// Write a file:
FileChannel fc =
new FileOutputStream("data.txt").getChannel();
fc.write(ByteBuffer.wrap("Some text ".getBytes()));
fc.close();
// Add to the end of the file:
fc =
new RandomAccessFile("data.txt", "rw").getChannel();
fc.position(fc.size()); // 将通道位置移动到最后，以便我们在通道后面继续写入新数据
fc.write(ByteBuffer.wrap("Some more".getBytes()));
fc.close();
// Read the file:
fc = new FileInputStream("data.txt").getChannel();
ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(BSIZE);
fc.read(buff); //把通道中的字节序列读入buff中

//进行此操作后，buff的位置移动了从FileChannel中读取的字节个数！


buff.flip(); //为下面的buff.get()做准备，将buff的限制设置为当前位置，然后将位置设置为 0
//因为我们从buff读取，是从此buff的位置处一直读到限制处!
while(buff.hasRemaining())
System.out.print((char)buff.get());
}
} /* Output:
Some text Some more
*///:~
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//例二：

// Copying a file using channels and buffers
// {Args: ChannelCopy.java test.txt}
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.io.*;

public class ChannelCopy {
private static final int BSIZE = 1024;
public static void main(String[] args) throws Exception {
if(args.length != 2) {
System.out.println("arguments: sourcefile destfile");
System.exit(1);
}
FileChannel
in = new FileInputStream(args[0]).getChannel(),
out = new FileOutputStream(args[1]).getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(BSIZE);
while(in.read(buffer) != -1) { //buffer 用来向FileChannel读取数据

//其实此循环只会执行一次，因为执行一次就会把FileChannel中的全部数据都读到buffer中
buffer.flip(); // 为通道写入做准备
out.write(buffer); //buffer 用来向FileChannel写入数据
buffer.clear(); // 为通道再次读取做准备
}
}
} ///:~


============================启示================================

当对flip(),clear(),remind()不是很理解而正在考虑某个地方是否需要这三个方法时，我们还可以调用limit()，position(),remainning（）等方法来进行调试。

public final int limit()
返回此缓冲区的限制。
public final int position()
返回此缓冲区的当前位置。
public final int remaining()
返回当前位置与限制之间的元素数。
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上面的两个例子，是因为有FileChannel的read()或者write(),以至把ByteBuffer中的位置移动了相应的字节数。然后调用flip时，就把限制设置为当前位置。此时的position就不为0了。下面的例子中，没有FileChannel的参与，当前位置也就没有了变化，此时，若再调用flip，由于当前位置是0，设置为限制后，限制也变成0，若我们要从限制为0的ByteBuffer中读取数据，此时就什么也没读到，可能还会抛出异常。那么解决的方法就是调用rewind(),此方法，只是把位置设置为0，而不会改变其限制，这时，限制就仍为容量。因为用ByteBuffer的static allocated（）时，新缓冲区的位置将为零，其限制将为其容量！

另外，调用ByteBuffer的get（）与put()时，会把position移动一个字节！而调用这两个方法的带参数版本则不会改变position的值，这里还要区别一下两种情况的put方法：

情况一：

ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(1024);
CharBuffer cb = bb.asCharBuffer(); //创建ByteBuffer的Char视图

cb.put("Hwdy!"); 字符串中的每个字符占1个字节！共占5个字节!所以此句会使position移动5个字节！


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情况二：

ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(BSIZE);
bb.asCharBuffer().put("Howdy"); //用这种形式来创建视图不会移动bb的position

print(bb.position()); //所以此处的postion值为0