Netty剖析之NIO-Buffer

什么是Buffer？

Buffer即缓冲区的意思，缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块，可以理解成是一个容器对象，该对象提供了一组方法，可以轻松的使用内存块，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况；

Buffer类及子类

Buffer为缓冲区的父类，以下是常用子类：

类名	描述
ByteBuffer	存储字节数据
CharBuffer	存储字符数据
ShortBuffer	存储短整形数据
IntBuffer	存储短整型数据
LongBuffer	存储长整型数据
DoubleBuffer	存储双精度浮点数据
FloatBuffer	存储单精度浮点数据

Buffer类定义的所有的缓冲区都具有四个属性来提供其存储的元素信息：

属性名	描述
mark	标记
position	操作缓冲区的位置，下一个要被读或写的元素的索引，每次读写缓冲区数据时都会改变此值，为下次读写做准备
limit	表示缓冲区的当前终点，不能对缓冲区超过极限的位置进行读写操作，但极限是可以修改的
capacity	容量，即可以容纳的最大数据量，在缓冲区创建时被设定并且不能改变

Buffer类常用方法列表：

方法名	描述	jdk版本
public final int capacity()	返回此缓冲区的容量	1.4
public final int position()	返回此缓冲区的位置	1.4
public final Buffer position (int newPositio)	设置此缓冲区的位置	1.4
public final int limit()	返回此缓冲区的限制	1.4
public final Buffer limit (int newLimit)	设置此缓冲区的限制	1.4
public final Buffer mark()	在此缓冲区的位置设置标记	1.4
public final Buffer reset()	将此缓冲区的位置重置为以前标记的位置	1.4
public final Buffer clear()	清除此缓冲区, 即将各个标记恢复到初始状态，但是数据并没有真正擦除, 后面操作会覆盖	1.4
public final Buffer flip()	反转此缓冲区	1.4
public final Buffer rewind()	重绕此缓冲区	1.4
public final int remaining()	返回当前位置与限制之间的元素数	1.4
public final boolean hasRemaining()	告知在当前位置和限制之间是否有元素	1.4
public abstract boolean isReadOnly()	告知此缓冲区是否为只读缓冲区	1.4
public abstract boolean hasArray()	告知此缓冲区是否具有可访问的底层实现数组	1.6
public abstract Object array()	返回此缓冲区的底层实现数组	1.6
public abstract int arrayOffset()	返回此缓冲区的底层实现数组中第一个缓冲区元素的偏移量	1.6
public abstract boolean isDirect()	告知此缓冲区是否为直接缓冲区	1.6

从前面可以看出对于 Java 中的基本数据类型(boolean除外)，都有一个Buffer类型与之相对应，最常用的自然是ByteBuffer类（二进制数据），该类的主要方法如下：

方法名	描述
public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity)	创建直接缓冲区
public static ByteBuffer allocate(int capacity)	设置缓冲区的初始容量
public static ByteBuffer wrap(byte[] array)	把一个数组放到缓冲区中使用
public static ByteBuffer wrap(byte[] array,int offset, int length)	构造初始化位置offset和上界length的缓冲区
public abstract byte get()	从当前位置position上get，get之后，position会自动+1
public abstract byte get (int index)	从绝对位置get
public abstract ByteBuffer put (byte b)	从当前位置上添加，put之后，position会自动+1
public abstract ByteBuffer put (int index, byte b)	从绝对位置上put

Buffer使用示例

public class BasicBuffer {
    public static void main(String[] args) {

        // 创建一个大小为10的int类型的buffer
        IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(10);

        //  向buffer中存放数据
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            intBuffer.put(i);
        }

        // 读取buffer之前需要进行反转
        intBuffer.flip();

        // 遍历buffer，读取buffer数据
        while (intBuffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(intBuffer.get());
        }
    }
}

Buffer使用注意事项

• ByteBuffer支持类型化的put和get，put放入的是什么类型，get就应该使用相应的数据类型来取出，否则可能出现BufferUnderflowException异常，如下代码所示：

public class ByteBufferPutGet {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个buffer
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(8);

        byteBuffer.putChar('陈');
        byteBuffer.putInt(1);
        byteBuffer.putShort((short) 9);
        // 反转
        byteBuffer.flip();

//        System.out.println(byteBuffer.getLong());
        System.out.println(byteBuffer.getChar());
        System.out.println(byteBuffer.getInt());
        System.out.println(byteBuffer.getShort());
    }
}

• 普通buffer设置为只读buffer，如果往只读buffer里面添加数据则会抛出ReadOnlyBufferException，如下代码所示：

public class ReadOnlyBuffer {

    public static void main(String[] args) {
        IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(8);
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            intBuffer.put(i);
        }

        // 反转
        intBuffer.flip();

        // 得到一个只读的buffer
        IntBuffer readOnlyBuffer = intBuffer.asReadOnlyBuffer();
        System.out.println("readOnlyBuffferClass："+readOnlyBuffer.getClass());

        while (readOnlyBuffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(readOnlyBuffer.get());
        }

        readOnlyBuffer.put(99); // 此处会抛出ReadOnlyBufferException
    }
}