Java NIO中的Buffer詳解
Java NIO中的Buffer用於和NIO通道進行互動。如你所知，資料是從通道讀入緩衝區，從緩衝區寫入到通道中的。
緩衝區本質上是一塊可以寫入資料，然後可以從中讀取資料的記憶體。這塊記憶體被包裝成NIO Buffer物件，並提供了一組方法，用來方便的訪問該塊記憶體。
下面是NIO Buffer相關的話題列表：
- Buffer的基本用法
- Buffer的capacity,position和limit
- Buffer的型別
- Buffer的分配
- 向Buffer中寫資料
- flip()方法
- 從Buffer中讀取資料
- clear()與compact()方法
- mark()與reset()方法
- equals()與compareTo()方法
Buffer的基本用法
使用Buffer讀寫資料一般遵循以下四個步驟：
- 寫入資料到Buffer
- 呼叫
flip()方法 - 從Buffer中讀取資料
- 呼叫
clear()方法或者compact()方法
當向buffer寫入資料時，buffer會記錄下寫了多少資料。一旦要讀取資料，需要通過flip()方法將Buffer從寫模式切換到讀模式。在讀模式下，可以讀取之前寫入到buffer的所有資料。
一旦讀完了所有的資料，就需要清空緩衝區，讓它可以再次被寫入。有兩種方式能清空緩衝區：呼叫clear()或compact()方法。clear()方法會清空整個緩衝區。compact()方法只會清除已經讀過的資料。任何未讀的資料都被移到緩衝區的起始處，新寫入的資料將放到緩衝區未讀資料的後面。
下面是一個使用Buffer的例子：
01 RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw"); 02 FileChannel inChannel = aFile.getChannel(); 03 04 //create buffer with capacity of 48 bytes 05 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); 06 07 int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer. 08 while (bytesRead != -1) { 09 10 buf.flip(); //make buffer ready for read 11 12 while(buf.hasRemaining()){ 13 System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time 14 } 15 16 buf.clear(); //make buffer ready for writing 17 bytesRead = inChannel.read(buf); 18 } 19 aFile.close();
Buffer的capacity,position和limit
緩衝區本質上是一塊可以寫入資料，然後可以從中讀取資料的記憶體。這塊記憶體被包裝成NIO Buffer物件，並提供了一組方法，用來方便的訪問該塊記憶體。
為了理解Buffer的工作原理，需要熟悉它的三個屬性：
- capacity
- position
- limit
position和limit的含義取決於Buffer處在讀模式還是寫模式。不管Buffer處在什麼模式，capacity的含義總是一樣的。
這裡有一個關於capacity，position和limit在讀寫模式中的說明，詳細的解釋在插圖後面。
capacity
作為一個記憶體塊，Buffer有一個固定的大小值，也叫“capacity”.你只能往裡寫capacity個byte、long，char等型別。一旦Buffer滿了，需要將其清空（通過讀資料或者清除資料）才能繼續寫資料往裡寫資料。
position
當你寫資料到Buffer中時，position表示當前的位置。初始的position值為0.當一個byte、long等資料寫到Buffer後， position會向前移動到下一個可插入資料的Buffer單元。position最大可為capacity – 1.
當讀取資料時，也是從某個特定位置讀。當將Buffer從寫模式切換到讀模式，position會被重置為0. 當從Buffer的position處讀取資料時，position向前移動到下一個可讀的位置。
limit
在寫模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer裡寫多少資料。 寫模式下，limit等於Buffer的capacity。
當切換Buffer到讀模式時， limit表示你最多能讀到多少資料。因此，當切換Buffer到讀模式時，limit會被設定成寫模式下的position值。換句話說，你能讀到之前寫入的所有資料（limit被設定成已寫資料的數量，這個值在寫模式下就是position）
Buffer的型別
Java NIO 有以下Buffer型別
- ByteBuffer
- MappedByteBuffer
- CharBuffer
- DoubleBuffer
- FloatBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- ShortBuffer
p<>
如你所見，這些Buffer型別代表了不同的資料型別。換句話說，就是可以通過char，short，int，long，float 或 double型別來操作緩衝區中的位元組。
MappedByteBuffer 有些特別，在涉及它的專門章節中再講。
Buffer的分配
要想獲得一個Buffer物件首先要進行分配。 每一個Buffer類都有一個allocate方法。下面是一個分配48位元組capacity的ByteBuffer的例子。
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ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); |
這是分配一個可儲存1024個字元的CharBuffer：
1 |
CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024); |
向Buffer中寫資料
寫資料到Buffer有兩種方式：
- 從Channel寫到Buffer。
- 通過Buffer的put()方法寫到Buffer裡。
從Channel寫到Buffer的例子
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int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer. |
通過put方法寫Buffer的例子：
1 |
buf.put(127); |
put方法有很多版本，允許你以不同的方式把資料寫入到Buffer中。例如， 寫到一個指定的位置，或者把一個位元組陣列寫入到Buffer。 更多Buffer實現的細節參考JavaDoc。
flip()方法
flip方法將Buffer從寫模式切換到讀模式。呼叫flip()方法會將position設回0，並將limit設定成之前position的值。
換句話說，position現在用於標記讀的位置，limit表示之前寫進了多少個byte、char等 —— 現在能讀取多少個byte、char等。
從Buffer中讀取資料
從Buffer中讀取資料有兩種方式：
- 從Buffer讀取資料到Channel。
- 使用get()方法從Buffer中讀取資料。
從Buffer讀取資料到Channel的例子：
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//read from buffer into channel. |
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int bytesWritten = inChannel.write(buf); |
使用get()方法從Buffer中讀取資料的例子
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byte aByte = buf.get(); |
get方法有很多版本，允許你以不同的方式從Buffer中讀取資料。例如，從指定position讀取，或者從Buffer中讀取資料到位元組陣列。更多Buffer實現的細節參考JavaDoc。
rewind()方法
Buffer.rewind()將position設回0，所以你可以重讀Buffer中的所有資料。limit保持不變，仍然表示能從Buffer中讀取多少個元素（byte、char等）。
clear()與compact()方法
一旦讀完Buffer中的資料，需要讓Buffer準備好再次被寫入。可以通過clear()或compact()方法來完成。
如果呼叫的是clear()方法，position將被設回0，limit被設定成 capacity的值。換句話說，Buffer 被清空了。Buffer中的資料並未清除，只是這些標記告訴我們可以從哪裡開始往Buffer裡寫資料。
如果Buffer中有一些未讀的資料，呼叫clear()方法，資料將“被遺忘”，意味著不再有任何標記會告訴你哪些資料被讀過，哪些還沒有。
如果Buffer中仍有未讀的資料，且後續還需要這些資料，但是此時想要先先寫些資料，那麼使用compact()方法。
compact()方法將所有未讀的資料拷貝到Buffer起始處。然後將position設到最後一個未讀元素正後面。limit屬性依然像clear()方法一樣，設定成capacity。現在Buffer準備好寫資料了，但是不會覆蓋未讀的資料。
mark()與reset()方法
通過呼叫Buffer.mark()方法，可以標記Buffer中的一個特定position。之後可以通過呼叫Buffer.reset()方法恢復到這個position。例如：
1 buffer.mark();
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3 //call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.
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5 buffer.reset(); //set position back to mark.可以使用equals()和compareTo()方法兩個Buffer。equals()與compareTo()方法
equals()
當滿足下列條件時，表示兩個Buffer相等：
- 有相同的型別（byte、char、int等）。
- Buffer中剩餘的byte、char等的個數相等。
- Buffer中所有剩餘的byte、char等都相同。
如你所見，equals只是比較Buffer的一部分，不是每一個在它裡面的元素都比較。實際上，它只比較Buffer中的剩餘元素。
compareTo()方法
compareTo()方法比較兩個Buffer的剩餘元素(byte、char等)， 如果滿足下列條件，則認為一個Buffer“小於”另一個Buffer：
- 第一個不相等的元素小於另一個Buffer中對應的元素 。
- 所有元素都相等，但第一個Buffer比另一個先耗盡(第一個Buffer的元素個數比另一個少)。
（譯註：剩餘元素是從 position到limit之間的元素）
原創文章，轉載請註明： 轉載自併發程式設計網 – ifeve.com本文連結地址: Java NIO系列教程（三） Buffer