Java Nio 的Buffer和優缺點

Java Nio 的Buffer

在數據傳輸的時候，我們會用到緩衝區。Java NIO中的Buffer用於和NIO通道進行交互。如你所知，數據是從通道讀入緩衝區，從緩衝區寫入到通道中的。緩衝區本質上是一塊可以寫入數據，然後可以從中讀取數據的內存。這塊內存被包裝成NIO Buffer對象，並提供了一組方法，用來方便的訪問該塊內存。Java的NIO 爲我們提供了原生的八種緩衝區實現，對應着Java 的七種基本類型和MappedByteBuffer。

Java NIO 有以下Buffer類型

ByteBuffer
MappedByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

Java中的這些Buffer已經足夠我們使用，但是這些確實基本的操作，在複雜的應用的時候就需要我們自己去封裝。由此我們可以知道netty爲什麼對java 的nio進行封裝了。

原生的Buffer，在創建緩存區的時候分指定分配的空間。一旦創建，就不能動態的擴展。
原生的Buffer中只有一個位置標記位，我們能修改通過操作這個標記爲來實現訪問和存取容易出錯。
Buffer簡單功能的函數，需要我們自己實現複雜函數。

操作位置的函數

對緩衝區的讀寫操作首先要知道緩衝區的下限、上限和當前位置。下面這些變量的值對Buffer類中的某些操作有着至關重要的作用：

limit：所有對Buffer讀寫操作都會以limit變量的值作爲上限。
position：代表對緩衝區進行讀寫時，當前遊標的位置。
capacity：代表緩衝區的最大容量（一般新建一個緩衝區的時候，limit的值和capacity的值默認是相等的）。

clear方法將緩衝區清空，一般是在重新寫緩衝區時調用。

public final Buffer clear() {
    position = 0; //重置當前讀寫位置
    limit = capacity; 
    mark = -1;  //取消標記
    return this;
}

反轉緩衝區。首先將限制設置爲當前位置，然後將位置設置爲 0。通常情況下，在準備從緩衝區中讀取數據時調用flip方法。

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

使緩衝區爲重新讀取已包含的數據做好準備：它使限制保持不變，將位置設置爲 0。

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

以上三種方法均使用final修飾，java.nio.Buffer的所有子類均使用同一種flip、clear和rewind機制。

這三個方法在源碼上就對緩衝區的數據不進行任何修改。

一旦讀完了所有的數據，就需要清空緩衝區，讓它可以再次被寫入。有兩種方式能清空緩衝區：調用clear()或compact()方法。clear()方法會清空整個緩衝區。compact()方法只會清除已經讀過的數據。任何未讀的數據都被移到緩衝區的起始處，新寫入的數據將放到緩衝區未讀數據的後面。

其他函數

Buffer的分配

每一個Buffer類都有一個allocate方法。ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
向Buffer中寫數據

寫數據到Buffer有兩種方式：
1. 從Channel寫到Buffer。int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
2. 通過Buffer的put()方法寫到Buffer裏。buf.put(127);
從Buffer中讀取數據

從Buffer中讀取數據有兩種方式：
1. 從Buffer讀取數據到Channel。int bytesWritten = inChannel.write(buf);
2. 使用get()方法從Buffer中讀取數據。byte aByte = buf.get();
mark()與reset()方法

通過調用Buffer.mark()方法，可以標記Buffer中的一個特定position。之後可以通過調用Buffer.reset()方法恢復到這個position。
equals()與compareTo()方法

可以使用equals()和compareTo()方法比較兩個Buffer。
equals()

當滿足下列條件時，表示兩個Buffer相等：
1. 有相同的類型（byte、char、int等）。
2. Buffer中剩餘的byte、char等的個數相等。
3. Buffer中所有剩餘的byte、char等都相同。
  如你所見，equals只是比較Buffer的一部分，不是每一個在它裏面的元素都比較。實際上，它只比較Buffer中的剩餘元素。
compareTo()方法

compareTo()方法比較兩個Buffer的剩餘元素(byte、char等)，如果滿足下列條件，則認爲一個Buffer“小於”另一個Buffer：
1. 第一個不相等的元素小於另一個Buffer中對應的元素。
2. 所有元素都相等，但第一個Buffer比另一個先耗盡(第一個Buffer的元素個數比另一個少)。

應用舉例

public static void main(String[] args) throws IOException {
    RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("input/input.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
        }
        System.out.println("bytesRead = " + bytesRead);

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

參考資料：
網上資料
備註：
轉載請註明出處：http://blog.csdn.net/wsyw126/article/details/75208264
作者：WSYW126

Java Nio 的Buffer和優缺點