Java NIO入门到放弃系列之Buffer

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Buffer是什么

和它的名字一样，Buffer是一个缓冲区，本质上是一块可以写入数据。可以读取数据的内存。在NIO中，Buffer用于和NIO中的各种channel交互。数据可以从channel中读入Buffer，然后从Buffer中写入另一个channel。

Buffer中几个重要的概念

  • capacity：容量，指定之后不可变动

  • limit：限制，第一个不应该读取或写入数据的索引，初始时和capacity在一个位置。

  • position：位置，下一个可读取或写入的位置，初始为0，不能为负，且不能大于limit

举几个例子来说明Buffer运作方式

  1. 初始时，即刚分配

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    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(48);

    其状态图如下：

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  1. 当写入几个值时

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    byteBuffer.put((byte)1);
    byteBuffer.put((byte)2);
    byteBuffer.put((byte)3);
    byteBuffer.put((byte)4);

    状态如下

    Alt

  2. 当写入了数据进入缓冲区时，就可以读取数据，在上面说过，数据写入和读取的下一个位置是position，可是现在position在索引为4（数组下标从0开始，这里缓冲区是一个byte数组）如何读取呢。这里就要介绍一下Buffer缓冲区有两种状态，即读和写，在读的状态下，不能做写入操作，同样在写状态下也不能做读操作，否则缓冲区会数据会被破坏。在buffer中提供了flip()来切换读写状态。当调用flip()函数，缓冲区状态由写入变成读取。

    Alt

    可以看到，limit移动到position位置，而position移动到索引0位置。可以从Buffer源码中看到这个操作。

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

  3. 此时进入读状态开始读取数据，如下图

    Alt

  4. 当读取到一半时，这个时候想写数据怎么办，我们知道flip()函数可以切换读写状态，但是position会从0开始，也就是说我们没有读完的数据会被后来写入的数据覆盖。所以这个时候不能用flip()函数来切换，ByteBuffer提供了另外一个函数compact()，该函数会将未读完的数据复制到索引0位置开始，将position和limit之间的数据依次复制，然后limit移动到capacity位置。如下图

    Alt

以ByteBuffer为例写一个Demo

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public class TestBuffer {
    public static void main(String[] args) {
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(48);
        byteBuffer.put((byte)1);
        byteBuffer.put((byte)2);
        byteBuffer.put((byte)3);
        byteBuffer.put((byte)4);
        byteBuffer.flip();	//写入四个值后切换为读取状态
        System.out.println("第一次读取:" + byteBuffer.get());
        byteBuffer.compact();	//读了部分后调用compact整理缓冲区的数据
        byteBuffer.put((byte)5);
        //byteBuffer.put((byte)6);
        byteBuffer.flip();
        for (int i=0; i< 4; i++) {
            System.out.println("第二次读取:" + byteBuffer.get());
        }
    }
}

运行结果：

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第一次读取:1
第二次读取:2
第二次读取:3
第二次读取:4
第二次读取:5