NIO複習(1)：buffer

先回顧下NIO中的"三劍客"模型：selector、channel、buffer

對于網絡通訊而言，代碼最常處理的就是3件事：管理連接配接、讀取資料、寫入資料。上圖中，selector就是用來管理連接配接的（通常隻需要一個selector線程處理就行，可避免上下文切換），selector上注冊了一堆channel(通道)，channel是雙向的(in/out)，讀寫資料時，channel必須通過buffer(緩沖) 。selector通過Event事件輪詢來選擇(或者叫激活)某個channel。

這篇主要回顧buffer的用法，先看類圖：

Buffer是一個抽象類，下面派生出了幾種基本類型的子類，比如網絡通訊中最常用的ByteBuffer，每個子類中真正用于存放資料的，是一個叫hb的數組。Buffer本身是可讀可寫的，為了友善辨別讀/寫的位置，裡面有3個非常重要的辨別變量:

position ：表示下1個讀或寫的位置(即：hb數組的下标索引)

limit：hb數組中有效資料的最大位置

capacity：hb數組的容量(注：capacity與limit的差別，比如1個數組的容量是10，但是裡面隻存放了6個有效資料，那麼在讀取時，capacity為10，而limit則為6)

jdk源碼上，已經明确說明: position <= limit <= capacity。

經常容易忽視的方法：flip()

由于buffer是可讀可寫的，以IntBuffer為例，“寫入時”每向buffer中放入1個int數字，position就向後移1位，所有資料寫完後，position就指向最後1個數字的末尾了。“讀取時”需要調用flip()方法把position重新移到位置0，才能讀到資料。

package com.cnblogs.yjmyzz;

import java.nio.IntBuffer;

public class BufferTest {

    public static void main(String[] args) {
        IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(6);

        System.out.println("after init => ");
        System.out.println("pos:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",cap:" + intBuffer.capacity() + "\n");

        System.out.println("begin write => ");
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            intBuffer.put(i + 1);
            System.out.println("pos:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",cap:" + intBuffer.capacity());
        }

        System.out.println("\n-------before flip----------");
        System.out.println("pos:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",cap:" + intBuffer.capacity());
        intBuffer.flip();
        System.out.println("\n-------after flip----------");
        System.out.println("pos:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",cap:" + intBuffer.capacity() + "\n");

        System.out.println("begin read =>");
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            System.out.println(intBuffer.get());
            System.out.println("pos:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",cap:" + intBuffer.capacity());
        }


    }
}

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輸出結果：

after init => 
pos:0,limit:6,cap:6

begin write => 
pos:1,limit:6,cap:6
pos:2,limit:6,cap:6
pos:3,limit:6,cap:6
pos:4,limit:6,cap:6

-------before flip----------
pos:4,limit:6,cap:6

-------after flip----------
pos:0,limit:4,cap:6

begin read =>
1
pos:1,limit:4,cap:6
2
pos:2,limit:4,cap:6
3
pos:3,limit:4,cap:6
4
pos:4,limit:4,cap:6

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圖解如下，這是剛初始化後：

寫入4個元素後：

flip之後：

所有資料讀取完成後：

接下來說一說mark()，這個方法必須與reset()結合才能看出效果，字面了解：mark就是在某個位置打個标志(做個記号)，資料讀取過程中，position會不斷向前移，如果又想回到剛才做了記号的位置，調用reset即可。

IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(6);
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    intBuffer.put(i + 1);
}
intBuffer.flip();

System.out.println(intBuffer.get());
System.out.println(intBuffer.get());
System.out.println("-------after read 2 times----------");
System.out.println("pos:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",cap:" + intBuffer.capacity() + "\n");
intBuffer.mark();
System.out.println("-------after read 3 times----------");
System.out.println(intBuffer.get());
System.out.println("pos:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",cap:" + intBuffer.capacity() + "\n");

intBuffer.reset();
System.out.println("-------after reset----------");
System.out.println("pos:" + intBuffer.position() + ",limit:" + intBuffer.limit() + ",cap:" + intBuffer.capacity() + "\n");

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輸出：

仔細觀察上面的輸出，在讀取了2個數字後，position向前移動到了位置2，這時調用mark做了标記，然後再讀取1個數，position繼續向前移到3，然後再調用reset，position又退回到剛才的位置2。利用mark和reset，可以在緩沖區中，重複讀取某一段資料。

ByteBuffer的資料類型問題

網絡傳輸中ByteBuffer恐怕是用得最多的一種緩沖，特别要注意下“資料類型”問題。寫入資料時，除了put方法外，ByteBuffer還提供了一系列的putXXX方法

類似的，讀取資料時除了get之外，還有一系列的getXXX方法

比如在第位置1，調用了putChar('楊')寫入資料，相應的讀取位置1時，要調用getChar()，如果不比對，可能會有異想不到的問題。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(5);
buffer.putShort((short) 1); // (1)
buffer.putChar('楊'); // (2)

buffer.flip();

System.out.println(buffer.getShort()); //這裡要與(1)處put的類型一緻
System.out.println(buffer.getChar()); //這裡要與(2)處put的類型一緻

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參考文檔：

https://docs.oracle.com/en/java/javase/13/docs/api/java.base/java/nio/Buffer.html