Java Nio 的Buffer和优缺点

水深无声 2022-06-12 05:16 172阅读 0赞

## Java Nio 的Buffer ##

在数据传输的时候，我们会用到缓冲区。Java NIO中的Buffer用于和NIO通道进行交互。如你所知，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入到通道中的。缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。Java的NIO 为我们提供了原生的八种缓冲区实现，对应着Java 的七种基本类型和MappedByteBuffer。

Java NIO 有以下Buffer类型

*  ByteBuffer
 *  MappedByteBuffer
 *  CharBuffer
 *  DoubleBuffer
 *  FloatBuffer
 *  IntBuffer
 *  LongBuffer
 *  ShortBuffer

Java中的这些Buffer已经足够我们使用，但是这些确实基本的操作，在复杂的应用的时候就需要我们自己去封装。由此我们可以知道netty为什么对java 的nio进行封装了。

1.  原生的Buffer，在创建缓存区的时候分指定分配的空间。一旦创建，就不能动态的扩展。
2.  原生的Buffer中只有一个位置标记位，我们能修改通过操作这个标记为来实现访问和存取容易出错。
3.  Buffer简单功能的函数，需要我们自己实现复杂函数。

## 操作位置的函数 ##

对缓冲区的读写操作首先要知道缓冲区的下限、上限和当前位置。下面这些变量的值对Buffer类中的某些操作有着至关重要的作用：

1.  limit：所有对Buffer读写操作都会以limit变量的值作为上限。
2.  position：代表对缓冲区进行读写时，当前游标的位置。
3.  capacity：代表缓冲区的最大容量（一般新建一个缓冲区的时候，limit的值和capacity的值默认是相等的）。

clear方法将缓冲区清空，一般是在重新写缓冲区时调用。

public final Buffer clear() {
        position = 0; //重置当前读写位置
        limit = capacity; 
        mark = -1;  //取消标记
        return this;
    }

反转缓冲区。首先将限制设置为当前位置，然后将位置设置为 0。通常情况下，在准备从缓冲区中读取数据时调用flip方法。

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

使缓冲区为重新读取已包含的数据做好准备：它使限制保持不变，将位置设置为 0。

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

以上三种方法均使用final修饰，java.nio.Buffer的所有子类均使用同一种flip、clear和rewind机制。

这三个方法在源码上就对缓冲区的数据不进行任何修改。

一旦读完了所有的数据，就需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区：调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

## 其他函数 ##

1.  Buffer的分配
    
    每一个Buffer类都有一个allocate方法。`ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);`
2.  向Buffer中写数据
    
    写数据到Buffer有两种方式：
    
    1.  从Channel写到Buffer。`int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.`
    2.  通过Buffer的put()方法写到Buffer里。`buf.put(127);`
3.  从Buffer中读取数据
    
    从Buffer中读取数据有两种方式：
    
    1.  从Buffer读取数据到Channel。`int bytesWritten = inChannel.write(buf);`
    2.  使用get()方法从Buffer中读取数据。`byte aByte = buf.get();`
4.  mark()与reset()方法
    
    通过调用Buffer.mark()方法，可以标记Buffer中的一个特定position。之后可以通过调用Buffer.reset()方法恢复到这个position。
5.  equals()与compareTo()方法
    
    可以使用equals()和compareTo()方法比较两个Buffer。
6.  equals()
    
    当满足下列条件时，表示两个Buffer相等：
    
    1.  有相同的类型（byte、char、int等）。
    2.  Buffer中剩余的byte、char等的个数相等。
    3.  Buffer中所有剩余的byte、char等都相同。  
        如你所见，equals只是比较Buffer的一部分，不是每一个在它里面的元素都比较。实际上，它只比较Buffer中的剩余元素。
7.  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：
    
    1.  第一个不相等的元素小于另一个Buffer中对应的元素 。
    2.  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)。

## 应用举例 ##

public static void main(String[] args) throws IOException {
        RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("input/input.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
            }
            System.out.println("bytesRead = " + bytesRead);
    
            buf.clear();//make buffer ready for writing
            bytesRead = inChannel.read(buf);
        }
        aFile.close();
    }

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参考资料：  
网上资料  
备注：  
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作者：WSYW126

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