Buffer

1. Java NIO Buffer
   当我们需要与NIO Channel进行交互时，我们就需要使用到NIO Buffer,即数据从Buffer读取到Channel中，并且从Channel中写入到Buffer中。
   实际上，一个Buffer其实就是一块内存区域，我们可以在这个内存区域中进行数据的读写。NIO Buffer其实是这样的内存块的一个封装，并提供了一些操作方法让我们能够方便地进行数据的读写。
2. Buffer类型有：

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

3. NIO Buffer的基本使用
   使用NIO Buffer的步骤如下：

• 将数据写入Buffer中

• 调用Buffer.flip()方法，将NIO Buffer转换为读模式

• 从Buffer中读取数据

• 调用Buffer.clear()或Buffer.compact()方法，将Buffer转换为写模式。
  当我们将数据写入到Buffer中时，Buffer会记录我们已经写了多少的数据，当我们需要从Buffer中读取数据时，必须调用Buffer.flip()将Buffer切换为度模式。
  一旦读取了所有的Buffer数据，那么我们必须清理Buffer,让其从新可写，清理Buffer可以调用Buffer.clear()或Buffer.compact()

  public class Test {
      public static void main(String[] args) {
      IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(2);
      intBuffer.put(124342);
      intBuffer.put(3);
     intBuffer.flip();
    System.out.println(intBuffer.get());
    System.out.println(intBuffer.get());
    }
  }
  

分配了两个单位大小的IntBuffer,因此他可以写入两个int值
我们使用put方法将int值写入，然后使用flip方法将buffer转换为读模式，然后连续使用get方法从buffer中获取这两个int值。
没当调用一次get方法读取数据时，buffer的读指针就会向前移动一个单位长度（在这里是一个int长度）。

4. Buffer属性
   一个Buffer由三个属性：

• capacity
• position
• limit
  其中position和limit的含义和Buffer处于读模式或写模式有关，而capacity的含义与Buffer所处的模式无关

5. capacity
   一个内存块会有一个固定的大小，即容量（capacity）,我们最多写入capacity个单位的数据到Buffer中，例如一个DoubleBuffer,其Capacity是100，那么我们做多可以写入100个double数据。

6. position
   当从一个Buffer中写入数据时，我们是从Buffer的一个确定的位置（position）开始写入。在最初的状态时，position的值是0。每当我们写入了一个单位的数据后，position就会递增一。
   当我们从Buffer中读取数据时，我们也是从某个特定的位置开始读取。当我们调用了flip()方法将Buffer从写模式转换到读模式时，position的值会自动被设置为0，每当我们读取一个单位的数据，position的值递增1。
   position表示了读写操作的位置指针。

7. limit
   limit-position表示此时还可以写入/读取多少单位的数据

8. 分配Buffer
   为了获取一个Buffer对象，我们首先需要分配内存空间。每个类型的Buffer都有一个allocate()方法，我们可以通过这个方法分配Buffer

   ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
   

这里我们分配了48*sizeof(Byte)字节的内存空间

9. 关于Direct Buffer和Non-Direct Buffer的区别

• Direct Buffer:

  • 所分配的内存不在JVM堆上，不受GC的管理（但是Direct Buffer的java对象是由GC管理的，因此当发生GC，对象被回收时，Direct Buffer也会被释放）
  • 因为Direct Buffer不在JVM堆上分配，因此Direct Buffer对应用程序的内存占用的影响就不那么明显（实际上还是镇用了那么多内存，但是JVM不好统计到非JVM管理的内存）
  • 申请和释放Direct Buffer的开销比较大，因此正确的使用Direct Buffer的方式是在初始化时申请一个Buffer,然后不断复用此Buffer,在程序结束后才释放此Buffer
  • 使用Direct Buffer时，当进行一些底层的系统IO操作时，效率会比较高，因为此时JVM不需要拷贝buffer中的内存到中间临时缓冲区。

• Non-Direct buffer

  • 直接在JVM堆上进行内存的分配，本质上市byte[]数组的封装
  • 因为Non-Direct Buffer在JVM堆中，因此当进行操作系统底层IO操作时，会将次Buffer的内存复制到中间临时缓冲区，因此Non-Direct buffer的效率就较低

10. 写数据到Buffer

    int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
    buf.put(127);
    

11. 从Buffer中读取数据

        //read from buffer into channel.
    int bytesWritten = inChannel.write(buf);
    byte aByte = buf.get();
    

12. 重置position
    Buffer.rewind()方法可以重置position的值为0，因此我们可以重新读取/写入Buffer了，如果是读模式，则重置的是读模式的position，如果是写模式，则重置的是写模式的position

13. mark()和reset()
    我么可以通过调用Buffer.mark()将当前的position的值保存起来，随后可以通过调用Buffer.reset()方法将position的值恢复回来

    public class Test {
    
             public static void main(String[] args) {
             IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(2);
             intBuffer.put(1);
             intBuffer.put(2);
    
            intBuffer.flip();
            System.out.println(intBuffer.get());
            intBuffer.mark();
            System.out.println(intBuffer.get());
    
           System.out.println(intBuffer.position());
           intBuffer.reset();
          System.out.println(intBuffer.position());
          System.out.println(intBuffer.get());
        }
    }
    

这里我们写入两个int值，然后首先读取了一个值，此时读position的值为1
接着我们调用mark()方法将当前的position保存起来（在读模式，因此保存的是position），然后再次读取，此时position就是2了，接着使用reset()恢复原来的读position，因此读position就为1，可以再次读取数据。

14. flip,rewind和clear的区别

• flip
  源码

  public final Buffer flip() {
  limit = position;
  position = 0;
  mark = -1;
  return this;
  }
  

Buffer的读/写模式公用一个position和limit变量
当从写模式变为读模式时，原来的写position就变成了读模式的limit

• rewind
  源码

   public final Buffer rewind() {
   position = 0;
    mark = -1;
    return this;
  }
  

rewind，即倒带，这个方法仅仅是将position置为0

• clear
  源码

  public final Buffer clear() {
  position = 0;
  limit = capacity;
  mark = -1;
  return this;
  }  
  

根据源码我们知道，clear将position设置为0，将limit设置为capacity
clear方法使用场景
1 在一个已经写满数据的Buffer中，调用clear，可以从头读取buffer的数据。
2 为了将一个Buffer填充慢数据，可以调用clear，然后一直写入，直到达到limit