Java文件之NIO核心组件之一缓冲区

一、简介

Java NIO Buffers用于和NIO Channel交互。 我们从Channel中读取数据到buffers里,从Buffer把数据写入到Channels.

在Java NIO中使用的核心缓冲区如下(都是抽象类,覆盖了通过I/O发送的基本数据类型:byte, char、short, int, long, float, double ,long):

  • ByteBuffer

  • CharBuffer

  • ShortBuffer

  • IntBuffer

  • FloatBuffer

  • DoubleBuffer

  • LongBuffer

1.利用Buffer读写数据,通常遵循四个步骤:

  1. 把数据写入buffer;

  2. 调用flip方法,进行翻转, 该限制设置为当前位置,然后将该位置设置为零。 ;

  3. 从Buffer中读取数据;

  4. 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。当需要读数据时,通过 flip()方法把buffer从写模式调整为读模式;在读模式下,可以读取所有已经写入的数据。

当读取完数据后,需要清空buffer,以满足后续写入操作。清空buffer有两种方式:调用 clear()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之后。

2.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作这块内存。

一个Buffer有三个属性是必须掌握的,分别是:

  • capacity 容量

  • position 位置,每次读/写数据都需要从一个确定的位置开始,最大可以达到capacity-1

  • limit 限制,写的时候是表示最大写入数量;读的时候表示最大能读到的数量

position和limit的具体含义取决于当前buffer的模式。capacity在读和写这两种模式下都表示容量。

读写模式下position和limit的含义:

容量(Capacity)

作为一块内存,buffer有一个固定的大小,叫做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写满了就需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的时候需要从一个确定的位置开始,默认初始化时这个位置position为0,一旦写入了数据比如一个字节,整形数据,那么position的值就会指向数据之后的一个单元,position最大可以到capacity-1.

当从Buffer读取数据时,也需要从一个确定的位置开始。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的含义是我们所能写入的最大数据量,它等同于buffer的容量,即表示能够读或者写的最大数据量。

一旦切换到读模式,limit则代表我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。换句话说,您可以读取与写入数量相同的字节数(限制设置为写入的字节数,由位置标记)。

二 Buffer的常见方法

方法 介绍
abstract Object array() 返回支持此缓冲区的数组 (可选操作)
abstract int arrayOffset() 返回该缓冲区的缓冲区的第一个元素的在数组中的偏移量 (可选操作)
int capacity() 返回此缓冲区的容量
Buffer clear() 清除此缓存区。将position = 0;limit = capacity;mark = -1;
Buffer flip() flip()方法可以把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为之前的position的值。 也就是说,现在position代表的是读取位置,limit标示的是已写入的数据位置,将读写的一些东西互换
abstract boolean hasArray() 告诉这个缓冲区是否由可访问的数组支持
boolean hasRemaining() return position < limit,返回是否还有未读内容
abstract boolean isDirect() 判断这个缓冲区是否为 直接缓冲区。非直接缓冲区:通过 allocate() 方法分配缓冲区,将缓冲区建立在 JVM 的内存中;直接缓冲区:通过 allocateDirect() 方法分配直接缓冲区,将缓冲区建立在物理内存中,可以提高效率
abstract boolean isReadOnly() 判断告知这个缓冲区是否是只读的
int limit() 返回此缓冲区的限制
Buffer position(int newPosition) 设置这个缓冲区的位置
int remaining() return limit - position; 返回limit和position之间相对位置差
Buffer rewind() 把position设为0,mark设为-1,不改变limit的值
Buffer mark() 将此缓冲区的标记设置在其位置

三 Buffer的使用方式/方法介绍

分配缓冲区(Allocating a Buffer)

为了获得缓冲区对象,我们必须首先分配一个缓冲区。在每个Buffer类中,allocate()方法用于分配非直接缓冲区。

下面来看看ByteBuffer分配容量为28字节的非直接缓冲区,例子:

  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(28);

下面来看看另一个示例:CharBuffer分配空间大小为2048个字符

  CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(2048);

写入数据到缓冲区(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.
   buf.put(127);  //通过put写数据

put方法有很多不同版本,对应不同的写数据方法。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文档可以查阅的更多数据。

翻转(flip())

flip()方法可以把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为之前的position的值。 也就是说,现在position代表的是读取位置,limit标示的是已写入的数据位置。

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

从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:

  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,对应了不同的读取方式。

rewind()

Buffer.rewind()方法将position置为0,这样我们可以重复读取buffer中的数据。limit保持不变。

clear() and compact()

一旦我们从buffer中读取完数据,需要复用buffer为下次写数据做准备。只需要调用clear()或compact()方法。

如果调用的是clear()方法,position将被设回0,limit被设置成 capacity的值。换句话说,Buffer 被清空了。Buffer中的数据并未清除,只是这些标记告诉我们可以从哪里开始往Buffer里写数据。

如果Buffer还有一些数据没有读取完,调用clear就会导致这部分数据被“遗忘”,因为我们没有标记这部分数据未读。

针对这种情况,如果需要保留未读数据,那么可以使用compact。 因此 compact()clear() 的区别就在于: 对未读数据的处理,是保留这部分数据还是一起清空

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。即先给一个位置做标识,后面可以直接跳到这个位置。例如:

  buffer.mark();//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.buffer.reset();  //set position back to mark.    

equals() and compareTo()

可以用eqauls和compareTo比较两个buffer。

equals():

判断两个buffer相对,需满足:

  • 类型相同

  • buffer中剩余字节数相同

  • 所有剩余字节相等

从上面的三个条件可以看出,equals只比较buffer中的部分内容,并不会去比较每一个元素。

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。

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转载自blog.csdn.net/striveb/article/details/86347571