04. Java NIO Buffer缓冲区

    Java NIO Buffers用于和NIO Channel交互。正如你已经知道的，我们从channel中读取数据到buffers里，从buffer把数据写入到channels.

    buffer本质上就是一块内存区，可以用来写入数据，并在稍后读取出来。这块内存被NIO Buffer包裹起来，对外提供一系列的读写方便开发的接口。

    利用Buffer读写数据，通常遵循四个步骤：

    • 把数据写入buffer；
    • 调用flip；
    • 从Buffer中读取数据；
    • 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()或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。

    这里有一个简单的buffer案例，包括了write，flip和clear操作：

    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
    • limit限制

    position和limit的具体含义取决于当前buffer的模式。capacity在两种模式下都表示容量。

    下面有张示例图，描诉了不同模式下position和limit的含义：

    Buffer capacity, position and limit in write and read mode.

    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。

    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。

    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。

    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。

    数据读取的上限时buffer中已有的数据，也就是limit的位置（原position所指的位置）。

    Buffer Types

    Java NIO有如下具体的Buffer类型：

    • ByteBuffer
    • MappedByteBuffer
    • CharBuffer
    • DoubleBuffer
    • FloatBuffer
    • IntBuffer
    • LongBuffer
    • ShortBuffer

    正如你看到的，Buffer的类型代表了不同数据类型，换句话说，Buffer中的数据可以是上述的基本类型；

    MappedByteBuffer稍有不同，我们会单独介绍。

    为了获取一个Buffer对象，你必须先分配。每个Buffer实现类都有一个allocate()方法用于分配内存。下面看一个实例,开辟一个48字节大小的buffer：

      开辟一个1024个字符的CharBuffer：

      写入数据到Buffer（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：

      1.  int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.

      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()）

      冲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：

      1. //read from buffer into channel.

      调用get读取数据的例子：

      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。

      clear方法会重置position为0，limit为capacity，也就是整个Buffer清空。实际上Buffer中数据并没有清空，我们只是把标记为修改了。

      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和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。

      通过mark方法可以标记当前的position，通过reset来恢复mark的位置，这个非常像canva的save和restore：

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

      equals() and compareTo()

      可以用eqauls和compareTo比较两个buffer

      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。