1. 概述

Java NIO中的Buffer用于和NIO通道進行交互。如你所知，數據是從通道讀入緩沖區，從緩沖區寫入到通道中的。緩沖區本質上是一塊可以寫入數據，然后可以從中讀取數據的內存。這塊內存被包裝成NIO Buffer對象，并提供了一組方法，用來方便的訪問該塊內存。

ByteBuffer是NIO里用得最多的Buffer，它包含兩個實現方式：HeapByteBuffer是基于Java堆的實現，而DirectByteBuffer則使用了unsafe的API進行了堆外的實現。這里只說HeapByteBuffer。ByteBufer實現本質上就是一個字節數組，用來緩存字節數據。

2. Buffer的基本用法

使用Buffer讀寫數據一般遵循以下二個步驟：

寫入數據到Buffer之前，調用flip()方法

從Buffer中讀取數據之前，調用clear()方法或者compact()方法

當向buffer寫入數據時，buffer會記錄下寫了多少數據。一旦要讀取數據，需要通過flip()方法將Buffer從寫模式切換到讀模式。在讀模式下，可以讀取之前寫入到buffer的所有數據。一旦讀完了所有的數據，就需要清空緩沖區，讓它可以再次被寫入。有兩種方式能清空緩沖區：調用clear()或compact()方法。clear()方法會清空整個緩沖區。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沖區的起始處，新寫入的數據將放到緩沖區未讀數據的后面。

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 = 0; //read into buffer. while ((bytesRead=inChannel.read(buf))!=-1) {buf.flip(); //make buffer ready for readwhile(buf.hasRemaining()){System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time}buf.clear(); //make buffer ready for writing } aFile.close();

3. ByteBuffer的結構

為了理解Buffer的工作原理，需要熟悉它的三個屬性：

• capacity
• position
• limit

3.1 Capacity

作為一個內存塊，Buffer有一個固定的大小值，也叫“capacity”.你只能往里寫capacity個byte、long，char等類型。一旦Buffer滿了，需要將其清空（通過讀數據或者清除數據）才能繼續寫數據往里寫數據。

3.2 Position

WriteMode: 當你寫數據到Buffer中時，position表示當前的位置。初始的position值為0.當一個byte、long等數據寫到Buffer后， position會向前移動到下一個可插入數據的Buffer單元。position最大可為capacity – 1.

ReadMode: 當讀取數據時，也是從某個特定位置讀。當將Buffer從寫模式切換到讀模式，position會被重置為0. 當從Buffer的position處讀取數據時，position向前移動到下一個可讀的位置。

3.3 Limit

WrietMode: 在寫模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里寫多少數據。 寫模式下，limit等于Buffer的capacity。

ReadMode: 當切換Buffer到讀模式時， limit表示你最多能讀到多少數據。因此，當切換Buffer到讀模式時，limit會被設置成寫模式下的position值。換句話說，你能讀到之前寫入的所有數據（limit被設置成已寫數據的數量，這個值在寫模式下就是position）

3.4 mark

為某一讀過的位置做標記，便于某些時候回退到該位置。

一個臨時存放的位置下標。調用mark()會將mark設為當前的position的值，以后調用reset()會將position屬性設置為mark的值。mark的值總是小于等于position的值，如果將position的值設的比mark小，當前的mark值會被拋棄掉。

4. Buffer的類型

Java NIO 有以下Buffer類型

• ByteBuffer: 字節緩沖區
• MappedByteBuffer:內存映射緩存區
• ShortBuffer:短整形緩沖區
• DoubleBuffer:雙精度浮點型緩沖區
• FloatBuffer: 浮點型緩沖區
• IntBuffer:整形緩沖區
• LongBuffer:長整形緩沖區
• ShortBuffer:短整形緩沖區

如你所見，這些Buffer類型代表了不同的數據類型。換句話說，就是可以通過char，short，int，long，float 或 double類型來操作緩沖區中的字節。

5. Buffer的創建和讀寫

5.1 ByteBuffer的創建

ByteBuffer定義了4個static方法來做創建工作：

ByteBuffer allocate(int capacity) //創建一個指定capacity的ByteBuffer。

ByteBuffer allocateDirect(int capacity) //創建一個direct的ByteBuffer，這樣的ByteBuffer在參與IO操作時性能會更好

ByteBuffer wrap(byte [] array) //把一個byte數組包裝成ByteBuffer

ByteBuffer wrap(byte [] array, int offset, int length) //把一個byte數組或byte數組的一部分包裝成ByteBuffer。

5.2 向ByteBuffer中寫數據

寫數據到Buffer有兩種方式：

從Channel寫到Buffer。

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

通過put方法寫Buffer的例子：put方法有很多版本，允許你以不同的方式把數據寫入到Buffer中。例如， 寫到一個指定的位置，或者把一個字節數組寫入到Buffer。

ByteBuffer put(byte b) ByteBuffer put(byte [] src) ByteBuffer put(int index, byte b)

向ByteBuffer寫數據之前需要先進行clear()或者compact()方法。清空一部分ByteBuffer中的數據。

5.3 從ByteBuffer中讀數據

從Buffer中讀取數據有兩種方式：

從Buffer讀取數據到Channel。

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

使用get()方法從Buffer中讀取數據的例子。get方法有很多版本，允許你以不同的方式從Buffer中讀取數據。例如，從指定position讀取，或者從Buffer中讀取數據到字節數組。

byte get() ByteBuffer get(byte [] dst) byte get(int index)

從ByteBuffer中讀取數據之前需要進行flip()方法。將limit設置為position，position設置為0。

5.4 ByteBuffer基礎上得到其它類型的buffer

CharBuffer asCharBuffer()為當前的ByteBuffer創建一個CharBuffer的視圖。在該視圖buffer中的讀寫操作會按照ByteBuffer的字節序作用到ByteBuffer中的數據上。

用這類方法創建出來的buffer會從ByteBuffer的position位置開始到limit位置結束，可以看作是這段數據的視圖。視圖buffer的readOnly屬性和direct屬性與ByteBuffer的一致，而且也只有通過這種方法，才可以得到其他數據類型的direct buffer。

6. ByteBuffer的其他方法

6.1 rewind()方法

Buffer.rewind()將position設回0，所以你可以重讀Buffer中的所有數據。limit保持不變，仍然表示能從Buffer中讀取多少個元素（byte、char等）。

6.2 clear()方法

一旦讀完Buffer中的數據，需要讓Buffer準備好再次被寫入。可以通過clear()或compact()方法來完成。

如果調用的是clear()方法，position將被設回0，limit被設置成 capacity的值。換句話說，Buffer 被清空了。Buffer中的數據并未清除，只是這些標記告訴我們可以從哪里開始往Buffer里寫數據。如果Buffer中有一些未讀的數據，調用clear()方法，數據將“被遺忘”，意味著不再有任何標記會告訴你哪些數據被讀過，哪些還沒有。

6.3 compact()方法

如果Buffer中仍有未讀的數據，且后續還需要這些數據，但是此時想要先先寫些數據，那么使用compact()方法。

compact()方法將所有未讀的數據拷貝到Buffer起始處。然后將position設到最后一個未讀元素正后面。limit屬性依然像clear()方法一樣，設置成capacity。現在Buffer準備好寫數據了，但是不會覆蓋未讀的數據。

6.4 mark()方法和reset()方法

通過調用Buffer.mark()方法，可以標記Buffer中的一個特定position。之后可以通過調用Buffer.reset()方法恢復到這個position。例如：

buffer.mark(); //call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing. buffer.reset(); //set position back to mark.

6.5 equals()方法

當滿足下列條件時，表示兩個Buffer相等：

有相同的類型（byte、char、int等）。

Buffer中剩余的byte、char等的個數相等。

Buffer中所有剩余的byte、char等都相同。
如你所見，equals只是比較Buffer的一部分，不是每一個在它里面的元素都比較。實際上，它只比較Buffer中的剩余元素。

6.6 compareTo()方法

compareTo()方法比較兩個Buffer的剩余元素(byte、char等)， 如果滿足下列條件，則認為一個Buffer“小于”另一個Buffer：

第一個不相等的元素小于另一個Buffer中對應的元素 。

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)。

6.7 flip()方法

在寫模式下調用flip方法，那么limit就設置為了position當前的值(即當前寫了多少數據),postion會被置為0，以表示讀操作從緩存的頭開始讀。也就是說調用flip之后，讀寫指針指到緩存頭部，并且設置了最多只能讀出之前寫入的數據長度(而不是整個緩存的容量大小)。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的NIO详解（五）：Buffer详解的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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