Java NIO Buffer（4）

Basic Buffer Usage
Buffer Capacity, Position and Limit
Capacity
Position
Limit
Buffer Types
Allocating a Buffer
Writing Data to a Buffer
flip()
Reading Data from a Buffer
rewind()
clear() and compact()
mark() and reset()
equals() and compareTo()
equals()
compareTo()

NIO buffers和 channels交互使用。正如你所知，数据总是从channel 读入buffer，从buffer写入channel。

buffer本质上是一个你可以先写入，然后读出数据的内存块，这个内存块用NIO buffer对象包装了起来以方便使用。

基本buffer类用法

使用Buffer类读写数据典型的套路写法有四步：

读数据到Buffer
调用buffer.flip()
从buffer中读出数据
调buffer.clear() 、buffer.compact()方法

【译注: 读写buffer，是以buffer为主体的。写模式：实际是buffer.read() ，即将数据从channel读入buffer；读模式，实际是buffer.write() ,即将数据从buffer读出写入channel】

写数据到buffer的时候，buffer会记录程序写入了多少数据。一旦开始读数据了，需要使用flip（）从写模式切换到读模式。读模式允许你把所有已写的数据读出来。

一旦读完所有数据，需要clear（清理）buffer，以待再次写，NIO提供了两种方式：
clear（）或者compact（）。Clear（）方法会“清理”掉buffer中所有内容；compact（）仅仅会“清理“掉已读的内容，而所有未读内容会被移动到buffer内容器（数组）开始的一端，以后数据会被追加写到该buffer。

下面是一个简单的buffer使用案例：

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); //读出数据写入到buffer （写模式）
while (bytesRead != -1) {
  buf.flip();  //buffer正待被读出 （切换为 读模式 ）
  while(buf.hasRemaining()){
      System.out.print((char) buf.get()); // 逐个字节读出
  }
  buf.clear(); //buffer正待被写入
  bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();

Buffer Capacity（容量）, Position（位置） and Limit（上界）

Buffer 这个内存块有三个需要重点熟悉的属性：

capacity
position
limit

position 、 limit 的含义取决于Buffer是读、还是写模式。capacity在这两种模式下倒是含义相同。
下图解释了这三个属性在读、写模式下的模型：
这里写图片描述

capacity

buffer作为内存块，有着固定的内存大小，也称“capacity”。程序写capacity这个容量的字节数据、长整型、字符数据到buffer里。buffer满了以后，如果想继续写入数据，需要首先清空它（将数据读出来，或者清理掉）

position

程序是在一个特定的位置（position）把数据写入buffer的。初始的position=0。写入一个byte、long数据到buffer后，position指针会向后移动一位。position指针最大=capacity-1.

从buffer读数据时也是从一个特定position开始的。当程序flip（）一个buffer，将模式从写改为读时，position被重置为0。当你从buffer读取数据时，也会移动position指针到下一个要读的位置。

limit

在Buffer的写模式下，一个Buffer的limit指程序最多能往buffer中写入多少数据，此时limit= buffer的capacity。

在buffer的读模式下，limit 指能从buffer读取的最多数据。因此，flip一个buffer变成读模式后，limit 被置为写模式下position的位置。换言之，程序写了多少数据最多就可以读多少数据（limit 被置为已写的字节数，这也被称为“Mark”）

Buffer的类型

ByteBuffer
MappedByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

Buffer有多种类型可供使用，MappedByteBuffer有点特殊，容后详解。

buffer对象内存分配（allocate）

实例化一个Buffer对象首先要使用allocate()方法为其分配内存。下面是一个容量为48个字节的ByteBuffer对象内存是如何分配的.

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

这里有一个容量为1024个字符的CharBuffer内存是如何分配的：

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

向Buffer写入数据

有两中方式向Buffer中写入数据：

1 通过Channel向Buffer写入数据
2 通过Buffer#put()方法手动向Buffer写入数据

下面是如何通过Channel向Buffer写入数据的：

int bytesRead = inChannel.read(buf);

这里是展示如何手动向Buffer写入数据的：

buf.put(127);

put()有很多实现，写数据到Buffer的方式也各式各样。比如说，写入特定的position间数据，或者将一组字节写入到Buffer。可参考JavaDOC获取更多细节。

flip（）

Flip（）方法将一个Buffer 从写模式转为读模式。调用flip（）把position置为0，并把limit置为原position所在位置。
换言之：此时，position 标志了起读的位置（0），limit 则说明可以最多写多少字节、字符等数据到Buffer里。

从Buffer读取数据

从Buffer中读取数据有两种方式：

1、将Buffer中数据读到Channel
2 、用get（）获取buffer中数据

下面是如何将数据从Buffer读到Channel：

int bytesWritten = inChannel.write(buf);

这个是如何使用get（）获取Buffer中数据：

byte aByte = buf.get();

get（）方法也有多种实现。比如，从特定position间读，或者从buffer中读取字节数组，等等。
可查看JavaDOC获取详情。

rewind（）– （就是多次读buffer所需操作）

（英文原指：rewind-倒带，退卷）
Buffer .rewind（）方法将position指针置为0，这样可以**重读**buffer中所有数据。limit 不变，仍然可以标志最多可以从Buffer中获取多少字节、字符等。

clear（）、compact（）

从Buffer中读完数据后，必须重设Buffer的状态才能写入数据。可以通过clear（） compact()做到。

调用clear（）方法，position指针置为0，limit = capacity。换言之：Buffer被“clear”了，但实际上Buffer中数据并没有被真正“clear”掉，真正被“clear”掉的是那些表明从哪里可以清除数据的标志（markers）.

调用clear（）时如果buffer里还有未读数据，这些数据将会被“遗忘”掉，这意味着将没有标志（markers）说明哪些数据已读、哪些未读。

如果Buffer里还有未读数据，而且你后续想读，只是现在需要写入一些数据的话，调用compact（），而不是clear（）。

compact()会把未读数据copy到Buffer内存块（数组）。然后，把position置为未读内容的最后元素所在处。limit仍被置为capacity，就像clear（）一样。这样，Buffer内就可继续写数据，但你不会覆盖掉未读的数据了。

Mark（）、reset（）

你可以通过Buffer.mark() “mark”一下 buffer中某个position。然后通过Buffer.reset() 把position重设到 mark的位置。示例：

buffer.mark();

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

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

equals() 、compareTo()

可以通过equals（）、compareTo（）方法比较两个buffer。

equals():
两个buffer在满足下列条件下是equal的：

类型相同（byte 、char等）
两者剩余相同数量的bytes、chars 等
所有剩余的字节、字符都是equal的

如你所见，equals（）只比较Buffer的部分元素，而不是逐个比较buffer中的单个元素。事实上，本方法只比较Buffer中剩余元素。

CompareTo()
CompareTo() 比较两个buffer的剩余元素（bytes 、chars等），比如在排序规则中会调用本方法。一般很少用到。