NIO学习 - Buffer

最新推荐文章于 2026-01-08 08:00:00 发布

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总结一下关于 NIO 的知识。（jdk1.7）

NIO（Non-blocking IO 或称为 New IO）是JavaSE1.4 出的新特性，就我当前的了解，它优化了 IO 性能，并支持非阻塞 IO 操作。

对于 IO 性能的优化，主要集中在 Channel 和 Buffer 上，今天先说Buffer。

看一眼接口Buffer 的源码：
Buffer.java

// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private int capacity;

Buffer(int mark, int pos, int lim, int cap) {   // package-private
    this.capacity = cap;
    limit(lim);
    position(pos);
    ...
}

初始化主要是对4个int类型的变量赋初值。

再看一眼一个具体实现类 ByteBuffer 的源码,
ByteBuffer.java

ByteBuffer(int mark, int pos, int lim, int cap, byte[] hb, int offset)  // package-private
{
    super(mark, pos, lim, cap);
    this.hb = hb;
    this.offset = offset;
}

public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
    if (capacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
    // HeapByteBuffer 继承自 ByteBuffer
}

可以看到，ByteBuffer缓冲区的底层是用 byte[] 实现的，并且ByteBuffer的构造方法并没有公开，我们可以通过 ByteBuffer.allocate( int capacity ) 来获取一个容量为 capacity 的 ByteBuffer。

来画一下这个 Buffer，先不考虑 mark，结合Buffer构造中能看到的属性，并且有 position（位置） <= limit（极限） <= capacity（容量），那一个容量为8的 Buffer 大概就是这样：

这里写图片描述

要了解这几个数值的作用，先看下面的代码：
这里的 fileChannel.read(byteBuffer) 的作用是把 fileChannel 中的数据写入 byteBuffer。

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(8);

int bytesRead = fileChannel.read(byteBuffer);
while (bytesRead != -1) {
    byteBuffer.flip();
    while(byteBuffer.hasRemaining()){
        System.out.print((char) byteBuffer.get());
    }
    byteBuffer.clear();  //清空缓冲区
    bytesRead = fileChannel.read(byteBuffer);
}

能进入外层 while 循环，说明 byteBuffer 中被写入了数据。内层 while 循环的作用是输出 byteBuffer 中的读到到数据，byteBuffer.get() 在子类 HeapByteBuffer 中实现
return hb[ix(nextGetIndex())];
返回下一单元的数据。
byteBuffer.clear()：极限设为容量，位置设为0，相当于清空了缓冲区，便于下次读入数据。
我们假设本次读入了5个 byte 的数据，Buffer那大概就是这样：

这里写图片描述

所以，byteBuffer.flip();的作用是什么呢？

public final Buffer flip() {
    limit = position;
    position = 0;
    mark = -1;
    return this;
}

flip 之后

这里写图片描述

显而易见，flip标识出了本次读入数据的起止位置。也就是准备好了数据读取的位置和上限，get方法是从position开始的，这时使用 while{buffer.get()}就可以顺利读取了。并且，如果上一次写入了8个数据，本次写入了5个，那么本次只能读取到5个，而不能读取到上次写入后未被覆盖的3个数据。

另：
1. 也可用 ByteBuffer.allocateDirect(int capacity) 得到 ByteBuffer，速度快但有其他代价；
2. get()相对读，get(int index)为绝对读；相应的 put()相对写，put(int index)绝对写。均只能读写一个byte。
3. Buffer 的其他实现还有：ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer、CharBuffer、MappedByteBuffer。

明天说Channel。