关于字节流bytebuffer

这几天工作中需要用到两台服务器之间进行通信,所以需要用到字节流,所以对bytebuffer进行了学习,
接下来看看一个使用ByteBuffer的例子,这个例子从标准输入不停地读入字符,当读满一行后,将收集的字符
写到标准输出:

public static void main(String [] args)
throws IOException
{
// 创建一个capacity为256的ByteBuffer
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(256);
while (true) {
// 从标准输入流读入一个字符
int c = System.in.read();
// 当读到输入流结束时,退出循环
if (c == -1)
break;
// 把读入的字符写入ByteBuffer中
buf.put((byte) c);
// 当读完一行时,输出收集的字符
if (c == '\n') {
// 调用flip()使limit变为当前的position的值,position变为0,
// 为接下来从ByteBuffer读取做准备
buf.flip();
// 构建一个byte数组
byte [] content = new byte[buf.limit()];
// 从ByteBuffer中读取数据到byte数组中
buf.get(content);
// 把byte数组的内容写到标准输出
System.out.print(new String(content));
// 调用clear()使position变为0,limit变为capacity的值,
// 为接下来写入数据到ByteBuffer中做准备
buf.clear();
}
}
}


bytebuffer继承自java.nio.buffer类,下面先看看buffer类的有哪些方法:
Buffer 类
定义了一个可以线性存放primitive type数据的容器接口。Buffer主要包含了与类型(byte, char…)无关的功能。
值得注意的是Buffer及其子类都不是线程安全的。
每个Buffer都有以下的属性:
capacity
这个Buffer最多能放多少数据。capacity一般在buffer被创建的时候指定。
limit
在Buffer上进行的读写操作都不能越过这个下标。当写数据到buffer中时,limit一般和capacity相等,当读数据时,
limit代表buffer中有效数据的长度。
position
读/写操作的当前下标。当使用buffer的相对位置进行读/写操作时,读/写会从这个下标进行,并在操作完成后,
buffer会更新下标的值。
mark
一个临时存放的位置下标。调用mark()会将mark设为当前的position的值,以后调用reset()会将position属性设
置为mark的值。mark的值总是小于等于position的值,如果将position的值设的比mark小,当前的mark值会被抛弃掉。
这些属性总是满足以下条件:
0 <= mark <= position <= limit <= capacity
limit和position的值除了通过limit()和position()函数来设置,也可以通过下面这些函数来改变:
Buffer clear()
把position设为0,把limit设为capacity,一般在把数据写入Buffer前调用。
Buffer flip()
把limit设为当前position,把position设为0,一般在从Buffer读出数据前调用。
Buffer rewind()
把position设为0,limit不变,一般在把数据重写入Buffer前调用。
Buffer对象有可能是只读的,这时,任何对该对象的写操作都会触发一个ReadOnlyBufferException。
isReadOnly()方法可以用来判断一个Buffer是否只读。

ByteBuffer 类
在Buffer的子类中,ByteBuffer是一个地位较为特殊的类,因为在java.io.channels中定义的各种channel的IO
操作基本上都是围绕ByteBuffer展开的。
ByteBuffer定义了4个static方法来做创建工作:
ByteBuffer allocate(int capacity) //创建一个指定capacity的ByteBuffer。
ByteBuffer allocateDirect(int capacity) //创建一个direct的ByteBuffer,这样的ByteBuffer在参与IO操作时性能会更好
ByteBuffer wrap(byte [] array)
ByteBuffer wrap(byte [] array, int offset, int length) //把一个byte数组或byte数组的一部分包装成ByteBuffer。
ByteBuffer定义了一系列get和put操作来从中读写byte数据,如下面几个:
byte get()
ByteBuffer get(byte [] dst)
byte get(int index)
ByteBuffer put(byte b)
ByteBuffer put(byte [] src)
ByteBuffer put(int index, byte b)
这些操作可分为绝对定位和相对定为两种,相对定位的读写操作依靠position来定位Buffer中的位置,并在操
作完成后会更新position的值。在其它类型的buffer中,也定义了相同的函数来读写数据,唯一不同的就是一
些参数和返回值的类型。
除了读写byte类型数据的函数,ByteBuffer的一个特别之处是它还定义了读写其它primitive数据的方法,如:
int getInt() //从ByteBuffer中读出一个int值。
ByteBuffer putInt(int value) // 写入一个int值到ByteBuffer中。

读写其它类型的数据牵涉到字节序问题,ByteBuffer会按其字节序(大字节序或小字节序)写入或读出一个其它
类型的数据(int,long…)。字节序可以用order方法来取得和设置:
ByteOrder order() //返回ByteBuffer的字节序。
ByteBuffer order(ByteOrder bo) // 设置ByteBuffer的字节序。
ByteBuffer另一个特别的地方是可以在它的基础上得到其它类型的buffer。如:
CharBuffer asCharBuffer()
为当前的ByteBuffer创建一个CharBuffer的视图。在该视图buffer中的读写操作会按照ByteBuffer的字节
序作用到ByteBuffer中的数据上。
用这类方法创建出来的buffer会从ByteBuffer的position位置开始到limit位置结束,可以看作是这段数据
的视图。视图buffer的readOnly属性和direct属性与ByteBuffer的一致,而且也只有通过这种方法,才可
以得到其他数据类型的direct buffer。
ByteOrder
用来表示ByteBuffer字节序的类,可将其看成java中的enum类型。主要定义了下面几个static方法和属性:
ByteOrder BIG_ENDIAN 代表大字节序的ByteOrder。
ByteOrder LITTLE_ENDIAN 代表小字节序的ByteOrder。
ByteOrder nativeOrder() 返回当前硬件平台的字节序。

MappedByteBuffer
ByteBuffer的子类,是文件内容在内存中的映射。这个类的实例需要通过FileChannel的map()方法来创建。
<think>好的,我现在要处理用户关于字节流体系结构程图IT架构设计的查询。首先,我需要明确用户的需求。用户提到了“字节流体系结构 程图 IT 架构设计”,可能需要了解字节流在系统架构中的处理程,以及相关的IT架构设计方法。 首先,我应该回忆字节流处理的基本概念。字节流通常指按字节传输的数据,常见于I/O操作中,比如Java中的InputStreamOutputStream。体系结构方面,可能涉及数据的处理步骤,如接收、缓冲、转换、处理、存储等。程图需要展示这些步骤的顺序关系。 接下来,考虑IT架构设计。这部分可能涉及分层架构,比如数据接入层、处理层、存储层应用层。需要将这些层次与字节流处理结合,说明各层的职责交互。例如,数据接入层负责接收字节流,处理层进行解析或转换,存储层保存数据,应用层提供接口或业务逻辑。 然后,检查是否有相关的引用资料。用户提供的引用中,引用[1]提到嵌入式系统软件架构,引用[3]讨论基于架构的软件开发程,可能涉及分层模型模块化设计。虽然没有直接提到字节流,但可以借鉴架构设计的方法论。 需要确保回答的结构清晰,分步骤说明体系结构设计程图,可能用Mermaid语法绘制程图示例。同时,生成相关问题,如字节流处理的技术选型、优化方法、应用场景等,帮助用户深入理解。 最后,验证LaTeX格式是否正确,确保行内公式用$...$,独立公式用$$...$$,并检查引用标注的位置是否自然。例如,在讨论架构分层时引用[3]的三层次模型,或在程设计时引用[1]的嵌入式架构模式。 总结步骤:解释字节流体系结构的概念,分模块描述处理程,用程图展示,讨论IT架构设计的分层模型,引用相关资料,最后生成相关问题。</think>### 字节流体系结构及IT架构设计 #### 1. 字节流体系结构核心概念 字节流体系结构主要关注数据以字节序列形式在系统中的动、处理存储。其核心模块包括: - **数据接入层**:负责接收原始字节流(如网络传输、文件读取),使用缓冲机制提高效率[^1] - **协议解析层**:按特定协议(如HTTP、TCP/IP)解析字节流,常用状态机实现解析逻辑$$ \text{字节流} \xrightarrow{\text{协议解析}} \text{结构化数据} $$ - **数据处理层**:对解析后的数据进行业务逻辑处理,可能涉及加解密$E_k(data)$或格式转换 - **持久化层**:将处理结果存储到数据库或文件系统,采用批处理优化IO性能 #### 2. 程图示例(Mermaid语法) ```mermaid graph TD A[网络/文件输入] --> B{缓冲队列} B --> C[协议解析器] C --> D[数据校验] D --> E[业务处理器] E --> F[存储适配器] F --> G[(数据库/文件系统)] ``` #### 3. IT架构设计要点 采用分层架构模式[^3]: 1. **基础设施层**:提供字节流传输通道 - 网络IO组件:Netty、gRPC - 文件处理组件:NIO.2 2. **服务抽象层**:定义标准处理接口 ```java public interface StreamProcessor { byte[] process(InputStream input) throws StreamException; } ``` 3. **业务实现层**:实现具体协议解析规则 - 支持插件式开发,通过配置加载不同协议处理器 4. **监控层**:实时跟踪字节流处理指标 - 吞吐量$QPS = \frac{\text{处理请求数}}{\text{时间窗口}}$ - 错误率$E_r = \frac{\text{失败次数}}{\text{总请求数}} \times 100\%$ #### 4. 关键设计模式 - **管道-过滤器模式**:将处理过程分解为独立过滤单元[^1] - **反应器模式**:应对高并发IO场景,使用事件驱动机制 - **对象池模式**:复用ByteBuffer等重型对象,减少GC压力
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