NIO编程---缓冲区

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缓冲区（Buffer）:一个用于特定基本数据类型的容器。由java.nio 包定义的，所有缓冲区都是Buffer 抽象类的子类。Java NIO中的Buffer 主要用于与NIO 通道进行交互，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入通道中的。
Buffer 就像一个数组，可以保存多个相同类型的数据。根据数据类型不同(boolean 除外) ，有以下Buffer 常用子类：
ByteBuffer
CharBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer
上述Buffer 类他们都采用相似的方法进行管理数据，只是各自管理的数据类型不同而已。都是通过如下方法获取一个Buffer 对象：
static XxxBuffer allocate(int capacity) : 创建一个容量为capacity 的XxxBuffer 对象
缓冲区的基本属性

• 1 容量(capacity) ：表示Buffer 最大数据容量，缓冲区容量不能为负，并且创建后不能更改。
• 2 限制(limit)：第一个不应该读取或写入的数据的索引，即位于limit 后的数据不可读写。缓冲区的限制不能为负，并且不能大于其容量。
• 3 位置(position)：下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为负，并且不能大于其限制。
• 4 标记(mark)与重置(reset)：标记是一个索引，通过Buffer 中的mark() 方法指定Buffer 中一个特定的position，之后可以通过调用reset() 方法恢复到这个position。
  标记、位置、限制、容量遵守以下不变式：0<=mark<=position<=limit<=capacity
  

Buffer 的常用方法

缓冲区的数据操作
Buffer 所有子类提供了两个用于数据操作的方法：get() 与put() 方法

• 1 获取Buffer 中的数据
  get() ：读取单个字节
  get(byte[] dst)：批量读取多个字节到dst 中
  get(int index)：读取指定索引位置的字节(不会移动position)

• 2 放入数据到Buffer 中
  put(byte b)：将给定单个字节写入缓冲区的当前位置
  put(byte[] src)：将src 中的字节写入缓冲区的当前位置
  put(int index, byte b)：将指定字节写入缓冲区的索引位置(不会移动position)

  @Test
  public void test1(){
    String str = "abcde";
    
    //1. 分配一个指定大小的缓冲区
    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
    
    System.out.println("-----------------allocate()----------------");
    System.out.println(buf.position());
    System.out.println(buf.limit());
    System.out.println(buf.capacity());
    
    //2. 利用 put() 存入数据到缓冲区中
    buf.put(str.getBytes());
    
    System.out.println("-----------------put()----------------");
    System.out.println(buf.position());
    System.out.println(buf.limit());
    System.out.println(buf.capacity());
    
    //3. 切换读取数据模式
    buf.flip();
    
    System.out.println("-----------------flip()----------------");
    System.out.println(buf.position());
    System.out.println(buf.limit());
    System.out.println(buf.capacity());
    
    //4. 利用 get() 读取缓冲区中的数据
    byte[] dst = new byte[buf.limit()];
    buf.get(dst);
    System.out.println(new String(dst, 0, dst.length));
    
    System.out.println("-----------------get()----------------");
    System.out.println(buf.position());
    System.out.println(buf.limit());
    System.out.println(buf.capacity());
    
    //5. rewind() : 可重复读
    buf.rewind();
    
    System.out.println("-----------------rewind()----------------");
    System.out.println(buf.position());
    System.out.println(buf.limit());
    System.out.println(buf.capacity());
    
    //6. clear() : 清空缓冲区. 但是缓冲区中的数据依然存在，但是处于“被遗忘”状态
    buf.clear();
    
    System.out.println("-----------------clear()----------------");
    System.out.println(buf.position());
    System.out.println(buf.limit());
    System.out.println(buf.capacity());
    
    System.out.println((char)buf.get());
    
  }
  
  @Test
   public void test2(){
    String str = "abcde";
    
    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
    
    buf.put(str.getBytes());
    
    //切换读取数据模式
    buf.flip();
    
    byte[] dst = new byte[buf.limit()];
    buf.get(dst, 0, 2);
    System.out.println(new String(dst, 0, 2));
    System.out.println(buf.position());
    
    //mark() : 标记
    buf.mark();
    
    buf.get(dst, 2, 2);
    System.out.println(new String(dst, 2, 2));
    System.out.println(buf.position());
    
    //reset() : 恢复到 mark 的位置
    buf.reset();
    System.out.println(buf.position());
    
    //判断缓冲区中是否还有剩余数据
    if(buf.hasRemaining()){
        
        //获取缓冲区中可以操作的数量
        System.out.println(buf.remaining());
    }
  }
  

直接与非直接缓冲区：字节缓冲区要么是直接的，要么是非直接的。如果为直接字节缓冲区，则Java 虚拟机会尽最大努力直接在此缓冲区上执行本机I/O 操作。也就是说，在每次调用基础操作系统的一个本机I/O 操作之前（或之后），虚拟机都会尽量避免将缓冲区的内容复制到中间缓冲区中（或从中间缓冲区中复制内容）。
直接字节缓冲区可以通过调用此类的allocateDirect() 工厂方法来创建。此方法返回的缓冲区进行分配和取消分配所需成本通常高于非直接缓冲区。直接缓冲区的内容可以驻留在常规的垃圾回收堆之外，因此，它们对应用程序的内存需求量造成的影响可能并不明显。所以，建议将直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本机I/O 操作影响的大型、持久的缓冲区。一般情况下，最好仅在直接缓冲区能在程序性能方面带来明显好处时分配它们。
直接字节缓冲区还可以通过FileChannel 的map() 方法将文件区域直接映射到内存中来创建。该方法返回MappedByteBuffer。Java 平台的实现有助于通过JNI 从本机代码创建直接字节缓冲区。如果以上这些缓冲区中的某个缓冲区实例指的是不可访问的内存区域，则试图访问该区域不会更改该缓冲区的内容，并且将会在访问期间或稍后的某个时间导致抛出不确定的异常。
字节缓冲区是直接缓冲区还是非直接缓冲区可通过调用其isDirect()方法来确定。提供此方法是为了能够在性能关键型代码中执行显式缓冲区管理。

 @Test
public void test3(){
    //分配直接缓冲区
    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
    
    System.out.println(buf.isDirect());
}

直接缓冲区与非直接缓冲区：

• 1非直接缓冲区：通过 allocate() 方法分配缓冲区，将缓冲区建立在 JVM 的内存中
• 2 直接缓冲区：通过 allocateDirect() 方法分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中。可以提高效率