Java Nio 之Buffer

Java Nio 系列
Java Nio 之Buffer
Java Nio 之直接内存
Java Nio 之高级搬砖工(FileChannel) 一

了解历史

在 java1.4之前java io ,最核心的点是在"流"上；java io 的两大基石InputStream和OutputStream 也就是大家耳熟能祥的输入流和输出流,通过这个两个基石可以实现从外界读取数据到内存，以及将内存中数据写到外界；但是输入流和输出流有个弊端就是单向只能输入或者输出，而在java1.4提供的FileChannel不仅仅可以输入也同样可以输出，是一个双向的通道，更贴近操作系统的io操作，配合着Buffer 也就是该博文的主题，实现写入或者读取。

缓冲器 是什么

一块内存，实现上就是一个数组

Buffer 的实现

简单介绍

缓冲区就是基本类型元素的线性的有限序列，最重要的还是它的几个属性：position,limit,mark,capacity。

属性解释

• capacity 表示缓冲区的容量，由构建时自己设置 不能小于零，小于零抛异常
• position 表示即将读或者写的下一个索引，初始值为0
• limit 表示不能读或写的第一个索引，初始值为缓冲区的容量

各属性关系

mark<=position<=limit<=capacity

Buffer 如何实现读和写（重点）

正常读写Buffer 涉及到两个属性position和limit
开始写之前如下图：

image.png

写完5个字节之后 如下图

image.png
写完了想把5个字节读出来，此时就该思考了，怎么把前5个字节读出来，但是也不会读到后面无效字节的位置呢。把position 的位置赋给limit ，然后把position置为0，如下

limit=position;
position=0;
这段代码就是{Buffer flip()}方法主要实现内容(这个方法名真的起的不怎么样)

调用flip 方法后如图：

image.png

从缓冲区读取：从position 位置开始读取，position 递增，若是position与limit 相等停止读取，这就是java 实现的思路，读完之后如图：

image.png
所以在读和写中间是要调用flip()方法的。

撸一波代码

/**
 * bytebuffer demo
 * @author liangziqiang
 */
public class ByteBufferDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ByteBuffer demoByteBuffer = ByteBuffer.allocate(8);
        printBufferProperties("write to demoByteBuffer before ", demoByteBuffer);
        //put to buffer 5 bytes utf-8 编码
        demoByteBuffer.put("hello".getBytes());
        printBufferProperties("after write to buffer ", demoByteBuffer);
        //invoke flip
        demoByteBuffer.flip();
        printBufferProperties("after invoke flip ", demoByteBuffer);

        byte[] temp = new byte[demoByteBuffer.limit()];
        int index = 0;
        while (demoByteBuffer.hasRemaining()) {
            temp[index] = demoByteBuffer.get();
            index++;
        }
        printBufferProperties("after read from buffer", demoByteBuffer);

        System.out.println(new String(temp));
    }

    private static void printBufferProperties(String des, ByteBuffer target) {
        System.out.println(String.format("%s--position:%d,limit:%d,capacity:%s",des,
                target.position(), target.limit(), target.capacity()));
    }
}

结果

write to demoByteBuffer before --position:0,limit:8,capacity:8
after write to buffer --position:5,limit:8,capacity:8
after invoke flip --position:0,limit:5,capacity:8
after read from buffer--position:5,limit:5,capacity:8
hello

与上面画的图一致，上面的代码也消除了一些重复性代码值得大家借鉴，同样在从buffer 中读取的时候可以直接读到一个字节数组中，但是为了想更说明读取的流程故一个一个读取

常用方法详解

写入方法系列

put(byte)

向缓冲区里存放一个字节，若position>=limit 则会抛出BufferOverFlowException(HeapByteBuffer实现)

put(byte[] src, int offset, int length)

向缓冲区放入一个字节数组，并传入从数组的哪个位置即offset开始以及存放多少个个字节长度l即ength到缓冲区里，HeapByteBuffer 还是调用put(byte)方法来实现的所以也会抛出BufferOverFlowException
其它put 重载方法请看源码

读取方法系列

get()

从Buffer 里取出position处的字节，若是position 与limit相等则会抛出BufferUderFlowException(HeapByteBuffer实现)

get(int)

从Buffer 里取出指定位置出的字节，同样若传进来的索引大于limit 也会抛出
BufferUderFlowException(HeapByteBuffer实现)

get(byte[] dst,int offset,int length)

从buffer中 取出 length 个字节放到 dst数组索引offset之后的位置处，额，描述的有点抽象。所以length 不能大于 limit-position 若是大于会抛出BufferUderFlowException,length同样不能大于dst.length-offset 否则会出现指针越界的情况。

flip()方法

该方法名我就不吐槽了，主要实现上面也贴出来就是把position赋给limit,然后position 置为0，mark 置为-1,以便切换读写模式

rewind() (有道翻译为倒带)

这个方法呢加上limit(int)方法就是flip()方法了，官方解释：
在一系列通道写操作或get操作之前调用此方法，假设已经适当设置了限制-limit(int)

clear() 方法

这个方法曾经误导过我，我根据这个方法名去理解以为是把buffer的内容清空，其实并不是这样，该方法做的很简单就是 position置为0，limit置为capacity，mark置为-1.buffer 内容 并没有清空。

后记

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