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。
Buffer基本用法(Basic Buffer Usage)
利用Buffer读写数据,通常遵循四个步骤:
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把数据写入buffer;
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调用flip;
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从Buffer中读取数据;
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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:
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();
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:
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capacity容量
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position位置
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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。
容量(Capacity)
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的字节,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。
位置(Position)
当写入数据到Buffer的时候需要中一个确定的位置开始,默认初始化时这个位置position为0,一旦写入了数据比如一个字节,整形数据,那么position的值就会指向数据之后的一个单元,position最大可以到capacity-1.
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。
上限(Limit)
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:
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ByteBuffer
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MappedByteBuffer
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CharBuffer
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DoubleBuffer
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FloatBuffer
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IntBuffer
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LongBuffer
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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。
分配一个Buffer(Allocating a Buffer)
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:
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
开辟一个1024个字符的CharBuffer:
CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);
写入数据到Buffer(Writing Data to a Buffer)
写数据到Buffer有两种方法:
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从Channel中写数据到Buffer
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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:
int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
通过put写数据:
buf.put(127);
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。参考JavaDoc文档可以查阅的更多数据。
翻转(flip())
flip()方法可以吧Buffer从写模式切换到读模式。调用flip方法会把position归零,并设置limit为之前的position的值。 也就是说,现在position代表的是读取位置,limit标示的是已写入的数据位置。
从Buffer读取数据(Reading Data from a Buffer)
冲Buffer读数据也有两种方式。
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从buffer读数据到channel
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从buffer直接读取数据,调用get方法
读取数据到channel的例子:
//read from buffer into channel. int bytesWritten = inChannel.write(buf);
调用get读取数据的例子:
byte aByte = buf.get();
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。
mark() and reset()
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:
buffer.mark(); //call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing. buffer.reset(); //set position back to mark.
equals() and compareTo()
可以用eqauls和compareTo比较两个buffer
equals()
判断两个buffer相等,需满足:
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类型相同
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buffer中剩余字节数相同
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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。
compareTo()
compareTo也是比较buffer中的剩余元素,只不过这个方法适用于比较排序的:
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