3 Java NIO Buffer-翻译-优快云博客

本文深入讲解Java NIO的基础概念，包括Buffer的使用方法及其内部机制，如Capacity、Position和Limit等关键属性。同时介绍了不同类型的Buffer及如何进行数据读写。

Buffer是用来跟Channel进行交互的。正如你所知道的，数据都是从Channel读到Buffer中的，并从Buffer写入到Channel中的。

Buffer本质上是一块内存空间，你可以将数据写入到这里，并在之后读取它。这个内存块被包装成NIO Buffer对象，并提供了一系列的方法来方便对这个内存块数据的操作。

Buffer基本用法

使用Buffer来读写数据基本上按照以下几个步骤来进行。

将数据写入到Buffer
调用buffer.flip()方法。
从buffer中读取数据。
调用buffer.clear()或buffer.compact()方法。

当你向Buffer中写入数据时，buffer会跟踪有多少数据已经写入。当需要读取数据时，你需要buffer.flip()方法将buffer从写模式切换到读模式。在读模式中，你可以读取所有已经写入到Buffer中的数据。

当你已经读完buffer中的数据，你需要清空buffer来保证buffer能够再次被写。清空buffer有两种方法：clear()方法和compat()方法。clear()方法会清空所有的buffer中的数据，compat()方法只会清空已经读过的数据，所有没有读过的数据会放到buffer的最前面，新写入的数据会追加到未读数据的后面。

这是一个Buffer使用的简单例子，包括write,flip,read和clear方法。

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

//create buffer with capacity of 48 bytes
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
while (bytesRead != -1) {

  buf.flip();  //make buffer ready for read

  while(buf.hasRemaining()){
      System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time
  }

  buf.clear(); //make buffer ready for writing
  bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();
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Buffer Capacity, Position and Limit

Buffer本质上是一个可以进行读写操作的内存区域。这块内存区域被包装成Java Buffer对象，它包含了一系列的方法来简化对内存数据块的操作。

一个Buffer包含三个主要属性必须要熟悉。

capacity
position
limit

position和limit所代表的意义跟Buffer的读写模式有关，capacity则跟读写模式无关。

下图说明的是capacity，position和limit在读写模式中所代表的意义。

Capacity

作为一个内存块，Buffer有固定的大小，叫做capacity。你最大只能写入capacity个bytes,longs,chars个数据到Buffer。一旦buffer满了，你必须清空它（从buffer中读取数据或调用clear方法）。

Position

当你向缓存中写入数据，position表示当前位置。初始的position为0，当一个byte,long等被写入到buffer中时，poistion会移动到下一个可写的数据单元。position的最大值为capacity-1。

从Buffer中读取数据也是从指定的position开始。当使用flip()方法将buffer的模式从写模式切换到读模式，position位置变为0。数据从position指定的位置开始读起，并移动到下一个可读的单元。

Limit

在写模式中，limit指定了有多少数据可以写入到buffer中。在写模式中，limit与capacity值相等。

当buffer切换到读模式时，limit指定了buffer中可读的数据的大小。因此，当buffer切换到读模式时，limit被设置为写模式时的position位置。换句话说，读的数据可达到写的数据一样。

Buffer类型

Java NIO中包含以下几种类型。

ByteBuffer
MappedByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

正如你所看到的，这些Buffer代表不同的数据类型。换句话说，可以通过char，short，int，long，float 或 double类型来操作缓冲区中的字节。

分配Buffer

在获得Buffer对象之前必须先分配。每一个Buffer类都有一个allcate()方法来实现。下面是一个ByteBuffer分配48个字节容量的buffer的例子。

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allcate(48);
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下面是一个CharBuffer分配1024个字符的例子：

CharBuffer buf = CharBuffer.allcate(1024);
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向Buffer中写入数据

向Buffer中写入数据有两种方式： 1、通过Channel向Buffer中写入数据。 2、通过buffer.put()方法写入。下面是一个通过Channel向Buffer中写入数据的例子。

int byteRead = inChannel.read(buf); // read into buffer
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下面是一个通过Buffer的put()方法写入数据的例子：

buf.put(127);
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put还有其他版本的方法。比方说，在指定的位置写入数据，向buffer中写入一个数组。更多实现细节参考JavaDoc。

flip()

flip()将buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法将position重置为0，并将limit设置为原来position原来的位置。

换句话说，position表示当前读的位置，limit表示目前可读的数据。

从Buffer中读取数据

从Buffer中读取数据有两种方式

将Buffer中的数据读入到Channel。
通过Buffer的get()方法读取。

下面是一个将数据从Buffer读取到Channel中的例子。

// read from buffer into channel
int byteWritten = inChannel.write(buffer);
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下面是一个通过Buffer的get方法读取数据的例子

byte aByte = buf.get();
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get方法还有很多其他的版本。例如，从指定的位置开始读，从buffer中读取一个数组。更多实现细节参考JavaDoc。

rewind()方法

Buffer.rewind()方法将position重置为0,因此，可以从头开始读取Buffer中的数据。limit的值保持不变，仍然表示最多可读取的数据量。

clear()和compat()方法

一旦完成从Buffer中读取数据，需要让Buffer准备好再次写入，可以通过clear()方法和compat()方法来完成。

如果调用的是clear()方法，position会重置为0，并且limit重置为capacity的值。换句话说，Buffer被清空了。Buffer中的数据并没有被清空，只是这些标记告诉我们从哪里开始可以写入数据。

当Buffer中还剩下一些未读取的数据时调用了clear()方法，这些数据将会被忽略。这意味着不再有任何标记告诉我们哪些数据已经读取过了，哪些数据还未读取过。

如果Buffer中仍有未读的数据，且后续还需要这些数据，但是此时想要先先写些数据，那么使用compact()方法。

compact()方法将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处。然后将position设到最后一个未读元素正后面。limit属性依然像clear()方法一样，设置成capacity。现在Buffer准备好写数据了，但是不会覆盖未读的数据。

mark方法与reset方法

通过调用Buffer.mark()方法可以标记一个指定的位置。通过Buffer的reset()方法可以回到原来mark时的position位置，下面是一个例子：

buffer.mark();
// call buffer.get() a couple of times. 
buffer.reset();
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equals方法和compareTo方法

可以通过equals方法和compareTo方法来比较两个buffer。

equals方法

有相同的类型（byte、char、int等）。
Buffer中剩余的byte、char等的个数相等。
Buffer中所有剩余的byte、char等都相同。

正如你所见，equals仅比较了Buffer中的部分数据，而不是Buffer中的每一个元素。事实上，它仅仅比较了剩余的元素。

compareTo方法

compareTo()方法比较两个Buffer的剩余元素(byte、char等)，如果满足下列条件，则认为一个Buffer“小于”另一个Buffer：

第一个不相等的元素小于另一个Buffer中对应的元素。
所有元素都相等，但第一个Buffer比另一个先耗尽(第一个Buffer的元素个数比另一个少)。