NIO學習01Buffer

一、Buffer的定義

• 用于特定原始類型資料的容器。其已知直接子類有：

  ByteBuffer

  ，

  CharBuffer

  ，

  DoubleBuffer

  ，

  FloatBuffer

  ，

  IntBuffer

  ，

  LongBuffer

  ，

  ShortBuffer

• 緩沖區本質上是一塊可以寫入資料，然後可以從中讀取資料的記憶體。這塊記憶體被包裝成NIO Buffer對象，并提供了一組方法，用來友善的通路該塊記憶體。
• Java NIO中的Buffer可用于和NIO通道進行互動。如你所知，資料是從通道讀入緩沖區，從緩沖區寫入到通道中的。// need an example
• 緩沖區是特定原始類型的元素的線性有限序列。
• 緩沖區不能安全地被多個并發線程使用。 如果一個緩沖區被多個線程使用，則應該通過适當的同步來控制對緩沖區的通路

二、基本屬性

capacity

作為一個記憶體塊，Buffer有一個固定的大小值，代表了緩沖區最大可寫入的元素數量

position

下标，初始的position值為0，position表示目前的位置。相對讀寫（讀寫方法分為相對以及絕對兩種類型，後面介紹）都從該位置開始。每次讀寫，position都會移動到下一個Buffer單元。position最大可為capacity – 1（下标從0開始，對應capacity個元素）

有多個方法都會對position重新指派，最直接的方式

/**
     * 對position進行指派，如果新值小于mark，那麼mark值将會被舍棄重新指派為預設值-1
     */
    public final Buffer position(int newPosition) {
        if ((newPosition > limit) || (newPosition < 0))
            throw new IllegalArgumentException();
        position = newPosition;
        if (mark > position) mark = -1;
        return this;
    }
           

當調用filp()方法将Buffer從寫模式切換到讀模式，position會被重置為0

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

limit

在寫模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer裡寫多少資料。 寫模式下，limit始終等于Buffer的capacity。

當切換Buffer到讀模式時， limit表示你最多能讀到多少資料。是以，當切換Buffer到讀模式時，limit會被設定成寫模式下的position值。換句話說，你能讀到之前寫入的所有資料（limit被設定成已寫資料的數量，這個值在寫模式下就是position）

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

mark

标記，調用mark()函數會将mark設為目前的position值

public final Buffer mark() {
        mark = position;
        return this;
    }
           

通常與reset()方法結合使用，來實作狀态的恢複

public final Buffer reset() {
        int m = mark;
        if (m < 0)
            throw new InvalidMarkException();
        position = m;
        return this;
    }
           

這幾個變量之間存在關系 0 <= mark <= position <= limit <= capacity

三、Buffer中讀模式和寫模式的切換

寫模式

從position位置開始（假如Buffer中已存在元素，則position不為0），最大限制為limit，此時limit等于capacity，每次寫入一個資料後，position指針會跟着往下移動

寫模式轉換為讀模式

調用flip()方法，從寫模式切換到讀模式時，position重置為0，從第一個元素開始開始讀，最多可讀元素個數limit等于讀模式下的position值，即已寫入的元素個數。

讀模式切換為寫模式

• 如果一次性讀完了所有資料，使用clear()函數将position指針指向0，limit等于capacity

/**
     * Clears this buffer.  The position is set to zero, the limit is set to
     * the capacity, and the mark is discarded.
     */
    public final Buffer clear() {
        position = 0;
        limit = capacity;
        mark = -1;
        return this;
    }
           

• 如果一次不讀完所有資料，留下了一個空間沒有讀取，使用compact()函數将沒有讀取的資料拷貝到頂端去，limit指針指向第一個可寫入元素的空位置，limit重新指向capacity

不會畫圖，相關文章參考https://blog.csdn.net/Funny_Ma/article/details/103534022

四、Buffer的配置設定

要想獲得一個Buffer對象首先要進行配置設定。 每一個Buffer類都有一個allocate方法

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);
           

五、讀寫資料

1. 所有Buffer子類都定義了兩類get/put方法（可選擇性實作），相對的get/put方法是從目前position進行操作，每次操作都會對position進行變更，而絕對的get/put方法需要參數指定下标，從指定位置進行操作，不會更改position。如ByteBuffer中的定義

/**
     * Relative <i>put</i> method&nbsp;&nbsp;<i>(optional operation)</i>.
     * 注意，這裡是可選實作
     * <p> Writes the given byte into this buffer at the current
     * position, and then increments the position. </p>
     *
     */
    public abstract ByteBuffer put(byte b);

    /**
     * Absolute <i>get</i> method.  Reads the byte at the given index.
     */
    public abstract byte get(int index);
           

1. 通過通道讀入緩沖區，以及從緩沖區寫入到通道中

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
int bytesWritten = inChannel.write(buf); //write into buffer.
           

其他相關API在了解第二點中的基本屬性後，檢視源碼很好了解，這裡就不一一介紹了。