NIO复习(1)：buffer

先回顾下NIO中的"三剑客"模型：selector、channel、buffer

对于网络通讯而言，代码最常处理的就是3件事：管理连接、读取数据、写入数据。上图中，selector就是用来管理连接的（通常只需要一个selector线程处理就行，可避免上下文切换），selector上注册了一堆channel(通道)，channel是双向的(in/out)，读写数据时，channel必须通过buffer(缓冲) 。selector通过Event事件轮询来选择(或者叫激活)某个channel。

这篇主要回顾buffer的用法，先看类图：

Buffer是一个抽象类，下面派生出了几种基本类型的子类，比如网络通讯中最常用的ByteBuffer，每个子类中真正用于存放数据的，是一个叫hb的数组。Buffer本身是可读可写的，为了方便标识读/写的位置，里面有3个非常重要的标识变量:

position ：表示下1个读或写的位置(即：hb数组的下标索引)

limit：hb数组中有效数据的最大位置

capacity：hb数组的容量(注：capacity与limit的区别，比如1个数组的容量是10，但是里面只存放了6个有效数据，那么在读取时，capacity为10，而limit则为6)

jdk源码上，已经明确说明: position <= limit <= capacity。

经常容易忽视的方法：flip()

由于buffer是可读可写的，以IntBuffer为例，“写入时”每向buffer中放入1个int数字，position就向后移1位，所有数据写完后，position就指向最后1个数字的末尾了。“读取时”需要调用flip()方法把position重新移到位置0，才能读到数据。

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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输出结果：

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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图解如下，这是刚初始化后：

写入4个元素后：

flip之后：

所有数据读取完成后：

接下来说一说mark()，这个方法必须与reset()结合才能看出效果，字面理解：mark就是在某个位置打个标志(做个记号)，数据读取过程中，position会不断向前移，如果又想回到刚才做了记号的位置，调用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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输出：

仔细观察上面的输出，在读取了2个数字后，position向前移动到了位置2，这时调用mark做了标记，然后再读取1个数，position继续向前移到3，然后再调用reset，position又退回到刚才的位置2。利用mark和reset，可以在缓冲区中，重复读取某一段数据。

ByteBuffer的数据类型问题

网络传输中ByteBuffer恐怕是用得最多的一种缓冲，特别要注意下“数据类型”问题。写入数据时，除了put方法外，ByteBuffer还提供了一系列的putXXX方法

类似的，读取数据时除了get之外，还有一系列的getXXX方法

比如在第位置1，调用了putChar('杨')写入数据，相应的读取位置1时，要调用getChar()，如果不匹配，可能会有异想不到的问题。

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

buffer.flip();

System.out.println(buffer.getShort()); //这里要与(1)处put的类型一致
System.out.println(buffer.getChar()); //这里要与(2)处put的类型一致

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参考文档：

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