04. Java NIO Buffer 缓冲区

Java NIO Buffers用于和NIO Channel交互。正如你已经知道的，咱们从channel中读取数据到buffers里，从buffer把数据写入到channels.

buffer本质上就是一块内存区，能够用来写入数据，并在稍后读取出来。这块内存被NIO Buffer包裹起来，对外提供一系列的读写方便开发的接口。

Buffer基本用法（Basic Buffer Usage）

利用Buffer读写数据，一般遵循四个步骤：

• 把数据写入buffer；
• 调用flip；
• 从Buffer中读取数据；
• 调用buffer.clear()或者buffer.compact()

当写入数据到buffer中时，buffer会记录已经写入的数据大小。当须要读数据时，经过flip()方法把buffer从写模式调整为读模式；在读模式下，能够读取全部已经写入的数据。

当读取完数据后，须要清空buffer，以知足后续写入操做。清空buffer有两种方式：调用clear()或compact()方法。clear会清空整个buffer，compact则只清空已读取的数据，未被读取的数据会被移动到buffer的开始位置，写入位置则近跟着未读数据以后。

这里有一个简单的buffer案例，包括了write，flip和clear操做：

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();

Buffer的容量，位置，上限（Buffer Capacity, Position and Limit）

buffer缓冲区实质上就是一块内存，用于写入数据，也供后续再次读取数据。这块内存被NIO Buffer管理，并提供一系列的方法用于更简单的操做这块内存。

一个Buffer有三个属性是必须掌握的，分别是：

• capacity容量
• position位置
• limit限制

position和limit的具体含义取决于当前buffer的模式。capacity在两种模式下都表示容量。

下面有张示例图，描诉了不一样模式下position和limit的含义：

Buffer capacity, position and limit in write and read mode.

容量（Capacity）

做为一块内存，buffer有一个固定的大小，叫作capacity容量。也就是最多只能写入容量值得字节，整形等数据。一旦buffer写满了就须要清空已读数据以便下次继续写入新的数据。

位置（Position）

当写入数据到Buffer的时候须要中一个肯定的位置开始，默认初始化时这个位置position为0，一旦写入了数据好比一个字节，整形数据，那么position的值就会指向数据以后的一个单元，position最大能够到capacity-1.

当从Buffer读取数据时，也须要从一个肯定的位置开始。buffer从写入模式变为读取模式时，position会归零，每次读取后，position向后移动。

上限（Limit）

在写模式，limit的含义是咱们所能写入的最大数据量。它等同于buffer的容量。

一旦切换到读模式，limit则表明咱们所能读取的最大数据量，他的值等同于写模式下position的位置。

数据读取的上限时buffer中已有的数据，也就是limit的位置（原position所指的位置）。

Buffer Types

Java NIO有以下具体的Buffer类型：

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

正如你看到的，Buffer的类型表明了不一样数据类型，换句话说，Buffer中的数据能够是上述的基本类型；

MappedByteBuffer稍有不一样，咱们会单独介绍。

分配一个Buffer（Allocating a Buffer）

为了获取一个Buffer对象，你必须先分配。每一个Buffer实现类都有一个allocate()方法用于分配内存。下面看一个实例,开辟一个48字节大小的buffer：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

开辟一个1024个字符的CharBuffer：

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

写入数据到Buffer（Writing Data to a Buffer）

写数据到Buffer有两种方法：

• 从Channel中写数据到Buffer
• 手动写数据到Buffer，调用put方法

下面是一个实例，演示从Channel写数据到Buffer：

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.

经过put写数据：

buf.put(127);

put方法有不少不一样版本，对应不一样的写数据方法。例如把数据写到特定的位置，或者把一个字节数据写入buffer。看考JavaDoc文档能够查阅的更多数据。

翻转（flip()）

flip()方法能够吧Buffer从写模式切换到读模式。调用flip方法会把position归零，并设置limit为以前的position的值。 也就是说，如今position表明的是读取位置，limit标示的是已写入的数据位置。

从Buffer读取数据（Reading Data from a Buffer）

冲Buffer读数据也有两种方式。

• 从buffer读数据到channel
• 从buffer直接读取数据，调用get方法

读取数据到channel的例子：

//read from buffer into channel.
int bytesWritten = inChannel.write(buf);

调用get读取数据的例子：

byte aByte = buf.get();

get也有诸多版本，对应了不一样的读取方式。

rewind()

Buffer.rewind()方法将position置为0，这样咱们能够重复读取buffer中的数据。limit保持不变。

clear() and compact()

一旦咱们从buffer中读取完数据，须要复用buffer为下次写数据作准备。只须要调用clear或compact方法。

clear方法会重置position为0，limit为capacity，也就是整个Buffer清空。实际上Buffer中数据并无清空，咱们只是把标记为修改了。

若是Buffer还有一些数据没有读取完，调用clear就会致使这部分数据被“遗忘”，由于咱们没有标记这部分数据未读。

针对这种状况，若是须要保留未读数据，那么可使用compact。 所以compact和clear的区别就在于对未读数据的处理，是保留这部分数据仍是一块儿清空。

mark() and reset()

经过mark方法能够标记当前的position，经过reset来恢复mark的位置，这个很是像canva的save和restore：

buffer.mark();

//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.

buffer.reset();  //set position back to mark.

equals() and compareTo()

能够用eqauls和compareTo比较两个buffer

equals()

判断两个buffer相对，需知足：

• 类型相同
• buffer中剩余字节数相同
• 全部剩余字节相等

从上面的三个条件能够看出，equals只比较buffer中的部份内容，并不会去比较每个元素。

compareTo()

compareTo也是比较buffer中的剩余元素，只不过这个方法适用于比较排序的：