Java NIO Buffer

Java NIO buffer 用于同NIO Channel交流。如同你知道的，数据从channel读取到buffer，从buffer写到channel。

一个buffer 本质上是一个你可以写数据的内存块，稍后你可以再次读。这个内存块包装到NIO buffer对象里，它提供了一个方法集合让使用内存块更加简单。

基础Buffer 使用

使用buffer去读取和写数据通常跟随下面4小步:

1、写数据到Buffer

2、调用buffer.flip()

3、从buffer读出数据

4、调用buffer.clear()或者buffer.compact()

当你写数据到buffer,buffer跟踪写了多少数据。一旦你需要读取数据，你需要使用flip()方法调用从写模式切换到读模式。在读模式里buffer让你读取所有写入到buffer里的数据。

一旦你读取完所有的数据，你需要清空buffer，为了再次写做准备。你有两种方法可以完成这个动作：通过调用clear()或者调用compact()。clear()方法清除整个buffer。compact()方法只清除已经读取的那部分数据。未读取的数据移动到buffer的起始处，并且数据将会被写到未读取的数据后面。

这里是简单的buffer使用例子，写，清除，读和清除操作：

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

//create buffer with capacity of 48 bytes
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
while (bytesRead != -1) {

  buf.flip();  //make buffer ready for read

  while(buf.hasRemaining()){
      System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time
  }

  buf.clear(); //make buffer ready for writing
  bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();

Buffer 容量，定位和限制

buffer本质上是一个你可以写数据的内存块，你可以稍后再次读。这个内存块包装在NIO buffer对象里，它提供了一系列简单的方法使用内存块。

一个buffer有三个你需要熟悉的属性，为了弄清楚buffer是怎么工作的，这三个是:

· capacity（容量）

· position （定位）

· limit (容量或者读取的大小)

position 和limit 依赖于buffer是在读模式里或者在写模式里。Capacity一般都是一样，不管buffer模式。

这是在读模式和写模式里容量，定位和限制的图表。具体的解释在图表后面的章节里。

在写模式和读模式里buffer的容量，定位和大小。

Capacity

开始一个内存块,buffer有一个确定的固定的大小，被叫做它的"capacity"。你只能写capacity bytes,longs,chars 等等到buffer里。一旦buffer满了，在你写更多的数据到它里面之前你需要清除它(读数据或者清除它)。

Position

当你写数据到buffer，做这些事需要在一个确切的position。初始化position是0。当byte,long等等已经写到buffer里，positio会指向buffer里的下一个单元为了将数据插入。Position最多可以变成capacity - 1。

当你从buffer里读取数据的时候，对于给定的postion要做的事情差不多。当你flip buffer从写模式到读模式，postion重置为0。当你从buffer里读取数据时，你从position开始读取，并且postion指向下一个position去读取。

Limit

在写模式里，buffer的limit的意思是你可以写多少数据到buffer里。在写模式里limit等同于buffer的容量。

当切换buffer到读模式，limit意味着你可以从数据里读取数据的限制。因此，当切换buffer到读模式,limit设置成写模式里的写的位置，你可以读取已经写入的数据(limit设置成已经写入的数量，这个数量被position标记)。

Buffer 类型

Java NIO带来了接下来的这些buffer类型：

· ByteBuffer(字节)

· MappedByteBuffer

· CharBuffer

· DoubleBuffer

· FloatBuffer

· IntBuffer

· LongBuffer

· ShortBuffer

如同你看到的，这些buffer类型表现了不同的数据类型。换句话说，它们让你使用buufer as char,short,long,float,或者double代替了字节。

MappedByteBuffer有点特殊，将在后面他有关的内容里进一步说明。

Allocating a Buffer

为了获取一个buffer对象你首先必须分配它。每个Buffer类都有一个allocate()方法来做这个事。这里是一个例子展示了ByteBuffer的分配，容量是48字节：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

下面是一个分配了1024字符空间的CharBuffer例子

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

Write Data to a Buffer

你可以写数据到buffer里通过两种方式：

1、从channel写到buffer

2、自己写数据到buffer，使用buffer的put()方法

这里是一个例子展示了channel怎么写数据到buffer：

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

这里是一个例子展示了怎么使用put()方法写数据到Buffer:

bug.put(127);

有很多put()方法的变种，允许你在很多不同的方法里写数据到Buffer。例如，在指定的位置写，或者写一个bytes数组到buffer。查看JavaDoc以获得具体buffer实现的更多详情。

flip()

flip()方法切换buffer从写模式到读模式。调用flip()设置position为0，并且设置limit为刚才那个position的位置。

换句话说,position现在标记了读的位置，并且limit标志了多少bytes,chars等等被写入到buffer- 多少bytes,chars等等可以被读取。

Reading Data from a Buffer

这里有两种可以从buffer里读取数据的方法：

1、从buffer里读到channel。

2、自己从buffer里读取数据，使用get()方法。

这里是一个例子展示了怎么从buffer读取数据到channel：

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

这里是一个例子怎么使用eget()方法从Buffer里读取数据。

byte aByte = buf.get();

这里有很多get()方法的变种，允许你在不同的场景里从Buffer里读取数据。比如，在指定位置读取，或者从buffer里读取byte数组。查看JavaDoc以获得具体buffer实现的更多详情。

rewind()

Buffer.rewind()将position写回0，所以你可以在buffer里重新读取所有的数据。limit保持原样，那样仍然表示可以从buffer里读取多少元素(bytes,chars 等等)。

clear() 和 compact()

一旦你完成了从buffer里向外读取数据，你需要让buffer为再次写作准备。你可以通过调用clear()或者调用compact()来完成这个动作。

如果你调用clear()，position属性被设置回0并且limit设置成capacity。换句话说,buffer是cleared。在Buffer里的数据未清除。只有在标记告诉哪里你可以写数据到Buffer里。

如果在你调用clear()的时候还有一些未读取的数据，那么这些数据将会被遗忘，意味着不再有任何标记告诉哪些数据已经读取，哪些数据还没有读取。

如果在buffer里有还未读取的数据，并且你希望以后再读取，但是你又需要先写，使用compact()替代clear()操作。

compact()复制所有未读取的数据到Buffer的起始位置。然后设置position到上次未读取元素的右边。limit属性依然设置成capacity,这点跟clear()做的事情一样。现在buffer已经为写数据做好了准备，但是你不能覆盖那些未读取的数据。

mark() 和reset()

你可以通过调用Buffer.mark()方法来在Buffer里标识给定的positin。你可以稍后重置position回Buffer.reset()方法标记的position。这里是一个例子：

buffer.mark();

//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.

buffer.reset();  //set position back to mark.   

equals() 和compareTo()

可能使用equal()和compareTo()方法比较两个buffers。

equal()

如果出现下面的情况，两个Buffer相等：

1、它们的类型一样(bytes,char,int 等等)

2、它们在Buffer里剩余的bytes,chars等等的大小一样。

3、所有剩余的bytes,chars 等等相同。

如同你看到的那样，只比较Buffer的部分，而不是比较里面的每一个单个元素。在实际上，它只比较在Buffer里剩余的元素。

compareTo()

compareTo()方法比较在两个Buffer里的剩余的元素(bytes,chars等等)，例如用于线程排序。buffer被考虑小于另一个buffer如果：

1、第一个元素等于另一个Buffer里相应的元素，小于在另外buffer里的第一个元素。

2、所有的元素都相等，但是首个buffer在第二个buffer前先用完。