Java NIO中的緩沖區(Buffer)是一個基本的資料結構，用于在Java程式中高效地讀取和寫入資料。緩沖區是一個連續的記憶體塊，用于存儲特定類型的資料。它提供了一種靈活的方式來處理資料，可以在緩沖區中讀取和寫入任意數量的資料。

緩沖區的作用是将資料從一個實體傳輸到另一個實體，比如從一個檔案讀取資料并寫入到另一個檔案，或者從一個網絡連接配接讀取資料并将其寫入另一個網絡連接配接。通過使用緩沖區，我們可以将資料讀取到記憶體中，并在需要時将其寫入到磁盤或網絡連接配接中，進而實作高效的資料傳輸。

緩沖區還提供了一些有用的方法，用于管理緩沖區中的資料。例如，我們可以使用緩沖區的flip()方法将緩沖區從寫模式切換到讀模式，以便讀取緩沖區中的資料。我們還可以使用clear()方法清空緩沖區并将其重置為寫模式，以便向緩沖區中寫入資料。

以下是Java NIO中緩沖區的主要特點：

可以存儲不同類型的資料：緩沖區可以存儲不同類型的資料，例如位元組、字元、整數、浮點數等。
支援絕對和相對通路：緩沖區提供了兩種方式來通路資料：絕對通路和相對通路。絕對通路使用緩沖區中的索引來通路資料，而相對通路使用目前位置來通路資料。
支援讀寫操作：緩沖區可以用于讀取和寫入資料。在讀模式下，緩沖區可以從輸入源（如檔案或網絡連接配接）中讀取資料。在寫模式下，緩沖區可以将資料寫入輸出源（如檔案或網絡連接配接）中。
支援容量、限制和位置的管理：緩沖區具有容量、限制和位置屬性，可以通過這些屬性來管理緩沖區中的資料。
支援通道和選擇器：Java NIO中的通道和選擇器提供了一種高效的方式來處理IO操作。緩沖區可以與通道和選擇器一起使用，以實作高效的資料傳輸。

緩沖區類型

Java NIO提供了多種類型的緩沖區，每種緩沖區都可以存儲特定類型的資料。我們可以通過調用Buffer.allocate()方法來建立一個指定容量的緩沖區，也可以通過調用Buffer.wrap()方法來将一個數組或另一個緩沖區包裝成為一個新的緩沖區。

下面是一個簡單的例子，示範了如何建立和使用ByteBuffer緩沖區：

import java.nio.ByteBuffer;

public class BufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個容量為10的ByteBuffer緩沖區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        // 向緩沖區中寫入資料
        buffer.put((byte) 1);
        buffer.put((byte) 2);
        buffer.put((byte) 3);

        // 切換到讀模式，準備從緩沖區中讀取資料
        buffer.flip();

        // 從緩沖區中讀取資料
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(buffer.get());
        }
    }
}

容量（Capacity）

緩沖區的容量表示它可以存儲的資料的大小。緩沖區一旦被建立，其容量不能被改變。我們可以通過調用Buffer.capacity()方法來擷取緩沖區的容量。

下面是一個簡單的例子，示範了如何擷取緩沖區的容量：

import java.nio.ByteBuffer;

public class BufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個容量為10的ByteBuffer緩沖區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        // 擷取緩沖區的容量
        System.out.println("Capacity: " + buffer.capacity());
    }
}

位置（Position）

緩沖區的位置表示下一個要讀取或寫入的元素的索引。緩沖區的位置預設為0，每次讀取或寫入資料後，位置會自動增加。我們可以通過調用Buffer.position()方法來擷取緩沖區的位置，也可以通過調用Buffer.position(int newPosition)方法來設定緩沖區的位置。

下面是一個簡單的例子，示範了如何擷取和設定緩沖區的位置：

import java.nio.ByteBuffer;

public class BufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個容量為10的ByteBuffer緩沖區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        // 向緩沖區中寫入資料
        buffer.put((byte) 1);
        buffer.put((byte) 2);
        buffer.put((byte) 3);

        // 擷取緩沖區的位置
        System.out.println("Position before flip: " + buffer.position());

        // 切換到讀模式，準備從緩沖區中讀取資料
        buffer.flip();

        // 從緩沖區中讀取資料
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(buffer.get());
        }

        // 擷取緩沖區的位置
        System.out.println("Position after flip: " + buffer.position());

        // 設定緩沖區的位置
        buffer.position(2);

        // 向緩沖區中寫入資料
        buffer.put((byte) 4);

        // 擷取緩沖區的位置
        System.out.println("Position after put: " + buffer.position());
    }
}

限制（Limit）

緩沖區的限制表示緩沖區中可以讀取或寫入的元素的數量。緩沖區的限制預設為其容量，但是可以通過調用Buffer.flip()方法來設定限制。我們可以通過調用Buffer.limit()方法來擷取緩沖區的限制，也可以通過調用Buffer.limit(int newLimit)方法來設定緩沖區的限制。

下面是一個簡單的例子，示範了如何擷取和設定緩沖區的限制：

import java.nio.ByteBuffer;

public class BufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個容量為10的ByteBuffer緩沖區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        // 向緩沖區中寫入資料
        buffer.put((byte) 1);
        buffer.put((byte) 2);
        buffer.put((byte) 3);

        // 擷取緩沖區的限制
        System.out.println("Limit before flip: " + buffer.limit());

        // 切換到讀模式，準備從緩沖區中讀取資料
        buffer.flip();

        // 從緩沖區中讀取資料
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(buffer.get());
        }

        // 擷取緩沖區的限制
        System.out.println("Limit after flip: " + buffer.limit());

        // 設定緩沖區的限制
        buffer.limit(5);

        // 向緩沖區中寫入資料
        buffer.put((byte) 4);
        buffer.put((byte) 5);

        // 擷取緩沖區的限制
        System.out.println("Limit after put: " + buffer.limit());
    }
}

标記（Mark）

緩沖區的标記表示一個備忘位置，可以通過調用Buffer.mark()方法來設定标記。調用Buffer.reset()方法可以将位置重置為标記的位置。我們可以通過調用Buffer.mark()方法來設定緩沖區的标記，也可以通過調用Buffer.reset()方法來重置緩沖區的位置為标記的位置。

下面是一個簡單的例子，示範了如何設定和重置緩沖區的标記：

import java.nio.ByteBuffer;

public class BufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個容量為10的ByteBuffer緩沖區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        // 向緩沖區中寫入資料
        buffer.put((byte) 1);
        buffer.put((byte) 2);
        buffer.put((byte) 3);

        // 設定緩沖區的标記
        buffer.mark();

        // 切換到讀模式，準備從緩沖區中讀取資料
        buffer.flip();

        // 從緩沖區中讀取資料
        System.out.println(buffer.get());
        System.out.println(buffer.get());

        // 重置緩沖區的位置為标記的位置
        buffer.reset();

        // 重新讀取資料
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(buffer.get());
        }
    }
}

讀寫模式

緩沖區有兩種模式，即讀模式和寫模式。在讀模式下，可以從緩沖區中讀取資料，但不能向緩沖區中寫入資料。在寫模式下，可以向緩沖區中寫入資料，但不能從緩沖區中讀取資料。我們可以通過調用Buffer.flip()方法來切換緩沖區的讀寫模式。

下面是一個簡單的例子，示範了如何切換緩沖區的讀寫模式：

import java.nio.ByteBuffer;

public class BufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個容量為10的ByteBuffer緩沖區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        // 寫入資料
        buffer.put((byte) 1);
        buffer.put((byte) 2);
        buffer.put((byte) 3);

        // 切換到讀模式，準備從緩沖區中讀取資料
        buffer.flip();

        // 讀取資料
        System.out.println(buffer.get());
        System.out.println(buffer.get());

        // 切換到寫模式，準備向緩沖區中寫入資料
        buffer.clear();

        // 再次寫入資料
        buffer.put((byte) 4);
        buffer.put((byte) 5);

        // 切換到讀模式，準備從緩沖區中讀取資料
        buffer.flip();

        // 讀取資料
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(buffer.get());
        }
    }
}

清空（Clear）

清空緩沖區會将緩沖區的位置重置為0，限制設定為容量，并丢棄任何已經存在的資料。該方法可以在寫模式下調用。我們可以通過調用Buffer.clear()方法來清空緩沖區。

下面是一個簡單的例子，示範了如何清空緩沖區：

import java.nio.ByteBuffer;

public class BufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個容量為10的ByteBuffer緩沖區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        // 寫入資料
        buffer.put((byte) 1);
        buffer.put((byte) 2);
        buffer.put((byte) 3);

        // 清空緩沖區
        buffer.clear();

        // 向緩沖區中寫入資料
        buffer.put((byte) 4);
        buffer.put((byte) 5);

        // 切換到讀模式，準備從緩沖區中讀取資料
        buffer.flip();

        // 讀取資料
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(buffer.get());
        }
    }
}

翻轉（Flip）

翻轉緩沖區會将緩沖區的限制設定為目前位置，并将位置重置為0。該方法可以在寫模式下調用。我們可以通過調用Buffer.flip()方法來翻轉緩沖區。

下面是一個簡單的例子，示範了如何翻轉緩沖區：

import java.nio.ByteBuffer;

public class BufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個容量為10的ByteBuffer緩沖區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        // 寫入資料
        buffer.put((byte) 1);
        buffer.put((byte) 2);
        buffer.put((byte) 3);

        // 翻轉緩沖區
        buffer.flip();

        // 讀取資料
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(buffer.get());
        }
    }
}

壓縮（Compact）

壓縮緩沖區會将緩沖區中未讀取的資料複制到緩沖區的開頭，然後将緩沖區的位置設定為未讀取資料的末尾。該方法可以在讀模式下調用。我們可以通過調用Buffer.compact()方法來壓縮緩沖區。

下面是一個簡單的例子，示範了如何壓縮緩沖區：

import java.nio.ByteBuffer;

public class BufferExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 建立一個容量為10的ByteBuffer緩沖區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

        // 寫入資料
        buffer.put((byte) 1);
        buffer.put((byte) 2);
        buffer.put((byte) 3);

        // 切換到讀模式，準備從緩沖區中讀取資料
        buffer.flip();

        // 讀取資料
        System.out.println(buffer.get());
        System.out.println(buffer.get());

        // 壓縮緩沖區
        buffer.compact();

        // 向緩沖區中寫入資料
        buffer.put((byte) 4);
        buffer.put((byte) 5);

        // 切換到讀模式，準備從緩沖區中讀取資料
        buffer.flip();

        // 讀取資料
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(buffer.get());
        }
    }
}

總之，緩沖區是Java NIO中的一個重要概念，它提供了一種高效的方式來處理資料。我們可以使用緩沖區讀取和寫入資料，還可以使用緩沖區的其他方法來管理緩沖區中的資料。了解緩沖區的特性和用法，可以幫助我們更好地了解Java NIO的工作原理，并編寫高效的NIO程式。

Java NIO 緩沖區完全指南：從基礎到進階技巧

緩沖區類型

容量（Capacity）

位置（Position）

限制（Limit）

标記（Mark）

讀寫模式

清空（Clear）

翻轉（Flip）

壓縮（Compact）

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