Java Nio 的Buffer和优缺点

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。

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。
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。
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：

limit：所有对Buffer读写操作都会以limit变量的值作为上限。
position：代表对缓冲区进行读写时，当前游标的位置。
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

Buffer的分配

每一个Buffer类都有一个allocate方法。ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
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);
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();
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。
equals()与compareTo()方法

可以使用equals()和compareTo()方法比较两个Buffer。
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。
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();
}

参考资料：
网上资料
备注：
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作者：WSYW126