Java NIO 缓冲区

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2023-03-14

与NIO通道进行交互时，将使用Java NIO缓冲区。如您所知，数据从通道读取到缓冲区，然后从缓冲区写入通道。

缓冲区本质上是一个内存块，您可以在其中写入数据，然后可以在以后再次读取。该内存块包装在NIO Buffer对象中，该对象提供了一组方法，可以更轻松地使用该内存块。

1 Buffer的基本使用

使用Buffer来读取和写入数据通常遵循以下四个步骤：

将数据写入缓冲区
调用buffer.flip()方法
从缓冲区读取数据
调用buffer.clear()或buffer.compact()方法

当您将数据写入缓冲区时，缓冲区会跟踪您已写入多少数据。一旦需要读取数据，就需要使用flip()方法调用将缓冲区从写入模式切换到读取模式。在读取模式下，缓冲区使您可以读取写入缓冲区的所有数据。

读取所有数据后，需要清除缓冲区，以使其准备好再次写入。您可以通过两种方式执行此操作：通过调用clear()或通过 compact()。该clear()方法清除整个缓冲区。该compact() 方法仅清除您已经读取的数据。任何未读的数据都将移到缓冲区的开头，现在将在未读的数据之后将数据写入缓冲区。

以下一个简单的Buffer用法示例：

/**
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 */
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();

2 Buffer的容量、位置、限制

Buffer对象具有三个您需要熟悉的属性，以了解其Buffer工作原理。分别是：

容量（capacity）
位置（position）
限制（limit）

位置和限制取决于是否Buffer对象在读或写模式。不管缓冲模式如何，容量始终意味着相同。

下图说明写和读模式下的容量，位置和限制的说明。

写入和读取模式下的缓冲区容量，位置和限制。

2.1 容量

作为存储块，Buffer具有一定的固定大小，也称为其“容量”。您只能将capacity字节，long，char等写入缓冲区。缓冲区装满后，需要先清空（读取数据或清除数据），然后才能向其中写入更多数据。

2.2 位置

将数据写入Buffer时，您需要在特定位置进行。最初，该位置为0。将byte，long等数据写入Buffer该位置后，该位置将前进以指向缓冲区中的下一个要插入数据的单元。位置可以最大程度地变为 capacity - 1。

从a读取数据时，Buffer您也从指定位置读取数据。当您 Buffer从写入模式切换到读取模式时，该位置将重置为0。从中读取数据时，Buffer您将从中读取数据position，并position 前进到下一个读取位置。

2.3 限制

在写模式下，Buffer的限制是可以写入缓冲区的数据量的限制。在写入模式下，限制等于的容量Buffer。

当翻转Buffer到读模式，限制意味着多少数据可以从数据中读取的限制。因此，当将a切换Buffer到读取模式时，将限制设置为写入模式的写入位置。换句话说，您可以读取与写入的字节一样多的字节（限制设置为写入的字节数，该字节数由位置标记）。

3 Buffer的类型

Java NIO带有以下缓冲区类型：

ByteBuffer
MappedByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

如您所见，这些Buffer类型代表不同的数据类型。换句话说，它们使您可以将缓冲区中的字节作为char，short，int，long，float或double来使用。

4 Buffer的分配

要获取Buffer对象，您必须首先分配它。每个Buffer类都有一个allocate()执行此操作的方法。以下示例显示ByteBuffer了容量为48个字节的a的分配：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate（48）;

这是一个CharBuffer为1024个字符分配带空格的示例：

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate（1024）;

5 将数据写入Buffer

您可以通过Buffer两种方式将数据写入：

将数据从Channel写入Buffer
Buffer通过缓冲区的put()方法将数据写入。

以下代码是Channel如何将数据写入Buffer的示例：

int bytesRead = inChannel.read（buf）; //读入缓冲区。

以下是一个Buffer通过put()方法将数据写入的示例：

buf.put(127);

该put()方法还有许多其他版本，可让您以Buffer多种不同方式将数据写入。例如，在特定位置写入或将字节数组写入缓冲区。有关更多详细信息，请参见JavaDoc以获取具体的缓冲区实现。

flip()方法

该flip()方法将Buffer从写入模式切换到读取模式。调用flip()会将positionback设置为0，并将设置为limit 刚才的位置。

换句话说，position现在标记读取位置，并limit标记将多少字节，字符等写入缓冲区-可以读取多少字节，字符等的限制。

6 从Buffer读取数据

您可以通过两种方式从读取数据Buffer。

从缓冲区读取数据到通道Channel。
使用get() 方法从缓冲区读取数据。

以下是如何从缓冲区将数据读取到通道的示例：

//从缓冲区读取到通道。
int bytesWritten = inChannel.write(buf);

以下是Buffer使用get()方法读取数据的示例：

byte aByte = buf.get();

get()方法还有许多其他版本，可让您以Buffer多种不同方式从中读取数据。例如，在特定位置读取或从缓冲区读取字节数组。有关更多详细信息，请参见JavaDoc以获取具体的缓冲区实现。

rewind()

该Buffer.rewind()套position回0，这样你就可以重新读取缓冲区中的所有数据。在limit保持不变，因此仍标记，可以从被读取许多元素（字节，字符等）如何Buffer。