Java NIO Buffer 与 Channel

NIO：一种同步非阻塞(没有被 IO 阻塞，但是被 select/poll/epoll 阻塞)的 I/O 模型，操作系统内核的 I/O 多路复用模型是 Java NIO 的基础。

https://segmentfault.com/a/1190000003063859

一、Buffer（缓冲区）

在 Java NIO 中负责数据的存取。缓冲区就是数组。用于存储不同数据类型的数据。

/*
 * 根据数据类型不同（boolean 除外），提供了相应类型的缓冲区：
 * ByteBuffer
 * CharBuffer
 * ShortBuffer
 * IntBuffer
 * LongBuffer
 * FloatBuffer
 * DoubleBuffer
 * 上述缓冲区的管理方式几乎一致，通过 allocate() 获取缓冲区
 */

1.基本属性

容量(capacity) ：表示 Buffer 最大数据容量，缓冲区容量不能为负，并且创建后不能更改。
界限(limit)：第一个不应该读取或写入的数据的索引，即位于 limit 后的数据不可读写。缓冲区的限制不能为负，并且不能大于其容量。
位置(position)：下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为负，并且不能大于 limit。
标记(mark)与重置(reset)：标记是一个索引，通过 Buffer 中的 mark() 方法指定 Buffer 中一个特定的 position，之后可以通过调用 reset() 方法恢复到这个 position。
标记、位置、限制、容量遵守以下不变式：0 <= mark <= position <= limit <= capacity

Java NIO Buffer 与 Channel

2.常用方法

Buffer 所有子类提供了两个用于数据操作的方法：get() 与 put()
获取 Buffer 中的数据

get() ：读取单个字节
get(byte[] dst)：批量读取多个字节到 dst 中
get(int index)：读取指定索引位置的字节(不会移动 position)

放入数据到 Buffer 中

put(byte b)：将给定单个字节写入缓冲区的当前位置
put(byte[] src)：将 src 中的字节写入缓冲区的当前位置
put(int index, byte b)：将指定字节写入缓冲区的索引位置(不会移动 position)

其它方法

Buffer clear()：清空缓冲区并返回对缓冲区的引用，不会真正的删除掉 buffer 中的数据，只是把 position 移动到 0，同时把 limit 调整为 capacity，marks 置为 -1。
Buffer flip()：将缓冲区的 limit 设置为 position，并将 position 置为 0，marks 置为 -1。

3.直接缓冲区与非直接缓冲区

// 分配缓冲区：JVM 内存中
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
// 分配直接缓冲区：本地内存中
ByteBuffer bufDirect = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
// 是否为直接缓冲区
System.out.println(buf.isDirect());

// 直接字节缓冲区还可以通过 FileChannel 的 map() 方法将文件区域直接映射到内存中来创建。该方法返回 MappedByteBuffer。

非直接缓冲区

Java NIO Buffer 与 Channel

直接缓冲区

Java NIO Buffer 与 Channel

4.简单使用

import org.junit.Test;

import java.nio.ByteBuffer;

public class TestBuffer {
    @Test
    public void markAndReset() {
        String str = "abcde14693090";
        // 分配直接缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);

        // 存入数据
        buf.put(str.getBytes());
        // 切换到读取模式
        buf.flip();

        byte[] dst = new byte[buf.limit()];
        buf.get(dst, 0, 2);
        System.out.println(new String(dst, 0, 2));
        System.out.println(buf.position());

        // mark() : 标记
        buf.mark();

        buf.get(dst, 2, 2);
        System.out.println(new String(dst, 2, 2));
        System.out.println(buf.position());

        // reset() : 恢复到 mark 的位置
        buf.reset();
        System.out.println(buf.position());

        // 判断缓冲区中是否还有剩余数据
        if (buf.hasRemaining()) {
            // 获取缓冲区中可以操作的数量
            System.out.println(buf.remaining());
        }
    }

    @Test
    public void getAndPut() {
        String str = "abcde";

        //1. 分配一个指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

        System.out.println("allocate()：" + buf.position() + "\t" + buf.limit() + "\t" + buf.capacity());

        //2. 利用 put() 存入数据到缓冲区中
        buf.put(str.getBytes());

        System.out.println("put()：" + buf.position() + "\t" + buf.limit() + "\t" + buf.capacity());

        //3. 切换读取数据模式
        buf.flip();

        System.out.println("flip()：" + buf.position() + "\t" + buf.limit() + "\t" + buf.capacity());

        //4. 利用 get() 读取缓冲区中的数据
        byte[] dst = new byte[buf.limit()];
        buf.get(dst);
        System.out.println(new String(dst, 0, dst.length));

        System.out.println("get()：" + buf.position() + "\t" + buf.limit() + "\t" + buf.capacity());

        //5. rewind() : 可重复读
        buf.rewind();

        System.out.println("rewind()：" + buf.position() + "\t" + buf.limit() + "\t" + buf.capacity());

        //6. clear() : 清空缓冲区. 但是缓冲区中的数据依然存在，只是处于“被遗忘”状态
        buf.clear();

        System.out.println("clear()：" + buf.position() + "\t" + buf.limit() + "\t" + buf.capacity());

        // 获取单个字符
        System.out.println((char) buf.get());
    }
}

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