Java NIO 中的 Buffer 用于和 NIO 通道進行交互。如你所知,數(shù)據(jù)是從通道讀入緩沖區(qū),從緩沖區(qū)寫入到通道中的。
緩沖區(qū)本質上是一塊可以寫入數(shù)據(jù),然后可以從中讀取數(shù)據(jù)的內存。這塊內存被包裝成 NIO Buffer 對象,并提供了一組方法,用來方便的訪問該塊內存。
下面是 NIO Buffer 相關的話題列表:
使用 Buffer 讀寫數(shù)據(jù)一般遵循以下四個步驟:
當向 buffer 寫入數(shù)據(jù)時,buffer 會記錄下寫了多少數(shù)據(jù)。一旦要讀取數(shù)據(jù),需要通過 flip() 方法將 Buffer 從寫模式切換到讀模式。在讀模式下,可以讀取之前寫入到 buffer 的所有數(shù)據(jù)。
一旦讀完了所有的數(shù)據(jù),就需要清空緩沖區(qū),讓它可以再次被寫入。有兩種方式能清空緩沖區(qū):調用 clear() 或 compact() 方法。clear() 方法會清空整個緩沖區(qū)。compact() 方法只會清除已經(jīng)讀過的數(shù)據(jù)。任何未讀的數(shù)據(jù)都被移到緩沖區(qū)的起始處,新寫入的數(shù)據(jù)將放到緩沖區(qū)未讀數(shù)據(jù)的后面。
下面是一個使用 Buffer 的例子:
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();
緩沖區(qū)本質上是一塊可以寫入數(shù)據(jù),然后可以從中讀取數(shù)據(jù)的內存。這塊內存被包裝成 NIO Buffer 對象,并提供了一組方法,用來方便的訪問該塊內存。
為了理解 Buffer 的工作原理,需要熟悉它的三個屬性:
position 和 limit 的含義取決于 Buffer 處在讀模式還是寫模式。不管 Buffer 處在什么模式,capacity 的含義總是一樣的。
這里有一個關于 capacity,position 和 limit 在讀寫模式中的說明,詳細的解釋在插圖后面。
http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-nio/images/4.png" alt="" />
capacity
作為一個內存塊,Buffer 有一個固定的大小值,也叫 “capacity”。 你只能往里寫 capacity 個 byte、long,char 等類型。一旦 Buffer 滿了,需要將其清空(通過讀數(shù)據(jù)或者清除數(shù)據(jù))才能繼續(xù)寫數(shù)據(jù)往里寫數(shù)據(jù)。
position
當你寫數(shù)據(jù)到 Buffer 中時,position 表示當前的位置。初始的 position 值為 0. 當一個 byte、long 等數(shù)據(jù)寫到 Buffer 后, position 會向前移動到下一個可插入數(shù)據(jù)的 Buffer 單元。position 最大可為 capacity – 1。
當讀取數(shù)據(jù)時,也是從某個特定位置讀。當將 Buffer 從寫模式切換到讀模式,position 會被重置為 0。當從 Buffer 的 position 處讀取數(shù)據(jù)時,position 向前移動到下一個可讀的位置。
limit
在寫模式下,Buffer 的 limit 表示你最多能往 Buffer 里寫多少數(shù)據(jù)。 寫模式下,limit 等于 Buffer 的 capacity。
當切換 Buffer 到讀模式時,limit 表示你最多能讀到多少數(shù)據(jù)。因此,當切換 Buffer 到讀模式時,limit 會被設置成寫模式下的 position 值。換句話說,你能讀到之前寫入的所有數(shù)據(jù)(limit 被設置成已寫數(shù)據(jù)的數(shù)量,這個值在寫模式下就是 position)
Java NIO 有以下 Buffer 類型
如你所見,這些 Buffer 類型代表了不同的數(shù)據(jù)類型。換句話說,就是可以通過 char,short,int,long,float 或 double 類型來操作緩沖區(qū)中的字節(jié)。
MappedByteBuffer 有些特別,在涉及它的專門章節(jié)中再講。
要想獲得一個 Buffer 對象首先要進行分配。 每一個 Buffer 類都有一個 allocate 方法。下面是一個分配 48 字節(jié) capacity 的 ByteBuffer 的例子。
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
這是分配一個可存儲 1024 個字符的 CharBuffer:
CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);
寫數(shù)據(jù)到 Buffer 有兩種方式:
從 Channel 寫到 Buffer 的例子
int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
通過 put 方法寫 Buffer 的例子:
buf.put(127);
put 方法有很多版本,允許你以不同的方式把數(shù)據(jù)寫入到 Buffer 中。例如, 寫到一個指定的位置,或者把一個字節(jié)數(shù)組寫入到 Buffer。 更多 Buffer 實現(xiàn)的細節(jié)參考 JavaDoc。
flip 方法將 Buffer 從寫模式切換到讀模式。調用 flip() 方法會將 position 設回 0,并將 limit 設置成之前 position 的值。
換句話說,position 現(xiàn)在用于標記讀的位置,limit 表示之前寫進了多少個 byte、char 等 —— 現(xiàn)在能讀取多少個 byte、char 等。
從 Buffer 中讀取數(shù)據(jù)有兩種方式:
從 Buffer 讀取數(shù)據(jù)到 Channel 的例子:
//read from buffer into channel.
int bytesWritten = inChannel.write(buf);
使用 get() 方法從 Buffer 中讀取數(shù)據(jù)的例子
byte aByte = buf.get();
get 方法有很多版本,允許你以不同的方式從 Buffer 中讀取數(shù)據(jù)。例如,從指定 position 讀取,或者從 Buffer 中讀取數(shù)據(jù)到字節(jié)數(shù)組。更多 Buffer 實現(xiàn)的細節(jié)參考 JavaDoc。
Buffer.rewind() 將 position 設回 0,所以你可以重讀 Buffer 中的所有數(shù)據(jù)。limit 保持不變,仍然表示能從 Buffer 中讀取多少個元素(byte、char 等)。
一旦讀完 Buffer 中的數(shù)據(jù),需要讓 Buffer 準備好再次被寫入。可以通過 clear() 或 compact() 方法來完成。
如果調用的是 clear() 方法,position 將被設回 0,limit 被設置成 capacity 的值。換句話說,Buffer 被清空了。Buffer 中的數(shù)據(jù)并未清除,只是這些標記告訴我們可以從哪里開始往 Buffer 里寫數(shù)據(jù)。
如果 Buffer 中有一些未讀的數(shù)據(jù),調用 clear() 方法,數(shù)據(jù)將 “被遺忘”,意味著不再有任何標記會告訴你哪些數(shù)據(jù)被讀過,哪些還沒有。
如果 Buffer 中仍有未讀的數(shù)據(jù),且后續(xù)還需要這些數(shù)據(jù),但是此時想要先先寫些數(shù)據(jù),那么使用 compact() 方法。
compact() 方法將所有未讀的數(shù)據(jù)拷貝到 Buffer 起始處。然后將 position 設到最后一個未讀元素正后面。limit 屬性依然像 clear() 方法一樣,設置成 capacity。現(xiàn)在 Buffer 準備好寫數(shù)據(jù)了,但是不會覆蓋未讀的數(shù)據(jù)。
通過調用 Buffer.mark() 方法,可以標記 Buffer 中的一個特定 position。之后可以通過調用 Buffer.reset() 方法恢復到這個 position。例如:
buffer.mark();
//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.
buffer.reset(); //set position back to mark.
可以使用 equals() 和 compareTo() 方法兩個 Buffer。
當滿足下列條件時,表示兩個 Buffer 相等:
如你所見,equals 只是比較 Buffer 的一部分,不是每一個在它里面的元素都比較。實際上,它只比較 Buffer 中的剩余元素。
compareTo() 方法比較兩個 Buffer 的剩余元素 (byte、char 等), 如果滿足下列條件,則認為一個 Buffer“小于” 另一個 Buffer:
(譯注:剩余元素是從 position 到 limit 之間的元素)