一. Buffer介绍
Buffer,故名思意,缓冲区,实际上是一个容器,是一个连续数组。Channel提供从文件、网络读取数据的渠道,但是读取或写入的数据都必须经由Buffer。具体看下面这张图就理解了:
上面的图描述了从一个客户端向服务端发送数据,然后服务端接收数据的过程。客户端发送数据时,必须先将数据存入Buffer中,然后将Buffer中的内容写入通道。服务端这边接收数据必须通过Channel将数据读入到Buffer中,然后再从Buffer中取出数据来处理。
Buffer本质上就是一块内存区,可以用来写入数据,并在稍后读取出来。这块内存被NIO Buffer包裹起来,对外提供一系列的读写方便开发的接口。
在NIO中,Buffer是一个顶层父类,它是一个抽象类,常用的Buffer的子类有:
- ByteBuffer
- IntBuffer
- CharBuffer
- LongBuffer
- DoubleBuffer
- FloatBuffer
- ShortBuffer
如果是对于文件读写,上面几种Buffer都可能会用到。但是对于网络读写来说,用的最多的是ByteBuffer。
字节缓冲区和其他缓冲区类型最明显的不同在于,它们可能成为通道所执行I/O的源头或目标,如果对NIO有了解的朋友们一定知道,通道只接收ByteBuffer作为参数。如我们所知道的,操作系统在内存区域进行I/O操作,这些内存区域,就操作系统方面而言,是相连的字节序列。于是,毫无疑问,只有字节缓冲区有资格参与I/O操作
二. Buffer的属性
- capacity(容量):buffer本质是一个数组,在初始化时有固定的大小,这个值就是容量。容量不可改变,一旦缓冲区满了,需要将其清空才能将继续进行读写操作。
ByteBuffer bf = ByteBuffer.allocate(10); //创建了一个最大容量为10的字节缓冲区
- position(位置):表示当前的位置,初始化时为0,当一个基本数据类型的数据写入buffer时,position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大值可以是 capacity-1。
- limit(限制):在缓冲区写模式下,limit表示你最多能往Buffer里写多少数据,大小等于capacity;在缓冲区读模式下,limit表示能从缓冲区内读取到多少数据,因此,当切换Buffer到读模式时,limit会被设置成写模式下的position值。可以认为是缓冲区中实际元素的数量
- mark(标记):一个备忘位置,调用mark()方法的话,mark值将存储当前position的值,等下次调用reset()方法时,会设定position的值为之前的标记值。
1 package com.test.a;
2
3 import java.io.FileInputStream;
4 import java.io.FileNotFoundException;
5 import java.io.FileOutputStream;
6 import java.io.IOException;
7 import java.nio.ByteBuffer;
8 import java.nio.channels.FileChannel;
9
10 public class Test {
11 public static void main(String[] args) throws IOException{
12 FileInputStream fileInputStream=new FileInputStream("C:\\Users\\hermioner\\Desktop\\in.txt");
13 FileChannel fileChannel=fileInputStream.getChannel();
14
15 FileOutputStream fileOutputStream=new FileOutputStream("C:\\Users\\hermioner\\Desktop\\out.txt");
16 FileChannel fileChannel2=fileOutputStream.getChannel();
17
18 //初始化缓冲区
19 ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(20);
20 System.out.println("通道文件的大小:"+fileChannel.size());
21 System.out.println("缓冲区初始化时当前位置:"+buffer.position());
22 System.out.println("缓冲区初始化时可写的限制:"+buffer.limit());
23 System.out.println("------------循环开始---------");
24
25 //判断通道内数据是否读取完成
26 while(-1 != fileChannel.read(buffer))
27 {
28 System.out.println("缓冲区写模式下当前位置:"+buffer.position());
29 System.out.println("缓冲区写模式下的限制:"+buffer.limit());
30
31 //将缓冲区从写模式切换到读模式
32 buffer.flip();
33 System.out.println("缓冲区读模式下当前位置:"+buffer.position());
34 System.out.println("缓冲区读模式下的限制:"+buffer.limit());
35
36 //判断缓冲区内是否还有数据可读取
37 while(buffer.hasRemaining()) {
38 fileChannel2.write(buffer);
39 }
40 buffer.clear();
41 }
42 fileChannel.close();
43 fileChannel2.close();
44 fileOutputStream.close();
45 fileInputStream.close();
46
47 }
48 }
View Code
1 通道文件的大小:13
2 缓冲区初始化时当前位置:0
3 缓冲区初始化时可写的限制:20
4 ------------循环开始---------
5 缓冲区写模式下当前位置:13
6 缓冲区写模式下的限制:20
7 缓冲区读模式下当前位置:0
8 缓冲区读模式下的限制:13
View Code
执行结果,out.txt文件中的内容和in.txt文件中的内容一样样,且为:
hello,
world
说明:可以看到,在缓冲区写模式下,limit的大小始终等于capacity;而在读模式下,limit等于模式切换前position的大小
position <= limit <= capacity
再举个例子,观察四个值得变化:
(1)创建一个容量大小为10的字节缓冲区
ByteBuffer bf = ByteBuffer.allocate(10);
此时:mark = -1; position = 0; limit =10 ; capacity = 10;
(2)往缓冲区中put五个字节
bf.put((byte)'H').put((byte)'e').put((byte)'l').put((byte)'l').put((byte)'0');
注意这里一个字符是占用两个字节的,但是英文字符只占用一个字节,所以这样是可以实现存储效果的。
此时:此时:mark = -1; position = 5; limit = 10; capacity = 10;
(3)调用flip方法,切换为读就绪状态
bf.flip();
此时:mark = -1; position = 0; limit = 5; capacity = 10;
(4)读取两个元素
System.out.println("" + (char) bf.get() + (char) bf.get());
此时:mark = -1; position = 2; limit = 5; capacity = 10;
(5)标记此时的position位置
bf.mark();
此时:mark = 2; position = 2; limit = 5; capacity = 10;
(6)读取两个元素后,恢复到之前mark的位置处
System.out.println("" + (char) bf.get() + (char) bf.get());
bf.reset();
执行完第二行代码:mark = 2; position = 2; limit = 5; capacity = 10;
(7)调用compact方法,释放已读取数据的空间,准备重新填充缓存区
bf.compact();
此时:mark = 2; position = 3; limit = 10; capacity = 10;
注意观察数组中元素的变化,实际上进行了数组拷贝,抛弃了已读字节元素,保留了未读字节元素;
三. Buffer中的重要方法
3.1 flip
buffer.flip()该方法是用于将缓冲区从写模式切换到读模式,这是一种固定写法
public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}
3.2 remaind方法
public final Buffer rewind() {
position = 0;
mark = -1;
return this;
}
将position的位置设置为0,表示可以重新读取Buffer中的所有数据,limit保持不变。
3.3 clear方法
public final Buffer clear() {
position = 0;
limit = capacity;
mark = -1;
return this;
}
- 一旦完成对buffer中数据的读取,需要让buffer做好再次被写入的准备,这时候可以调用clear方法来完成。
- clear方法将position设置为0,limit设置为容量的值,也就意味着buffer被清空了,但是这个清空的概念是写入数据可以从缓冲区的指定位置开始,但buffer里面的数据并没有 删除。
- 如果buffer里面还有数据没有被读取,这个时候调用clear方法会导致那些数据被“遗忘”,因为没有标记告诉你哪些是读取过哪些没有被读取。
3.4 向buffer中写入数据
- 通过channel写入;
- 通过buffer的put方法写入:
buffer.put("channel".getBytes());
3.5 读取buffer中的数据
- 通过channel读取;
- 通过buffer的get方法读取:
byte b = buffer.get();
四. 利用Buffer读写数据,通常遵循四个步骤
- 把数据写入buffer;
- 调用flip;
- 从Buffer中读取数据;
- 调用buffer.clear()或者buffer.compact()。
当写入数据到buffer中时,buffer会记录已经写入的数据大小。当需要读数据时,通过 flip() 方法把buffer从写模式调整为读模式;在读模式下,可以读取所有已经写入的数据。
当读取完数据后,需要清空buffer,以满足后续写入操作。清空buffer有两种方式:调用 clear() 或 compact() 方法。clear会清空整个buffer,compact则只清空已读取的数据,未被读取的数据会被移动到buffer的开始位置,写入位置则近跟着未读数据之后。