Java NIO-3.Buffer

Java NIO Buffers用来和NIO Channels交互。正如前文所述，数据从通道中读到缓冲区，或者从缓冲区写到通道。 缓冲区本质上是一块能写入数据，并延迟读取的内存。这块内存被包装成一个NIO Buffer类，并提供了一组方法简化对它的访问。

Buffer的基本用法

对Buffer的读写一般遵循以下四个步骤：

1. 写入数据到Buffer
2. 调用buffer.flip()方法
3. 从Buffer中读取数据
4. 滴啊用buffer.clear()或者buffer.compact()方法

向缓冲区写入数据时，缓冲区记录写入了多少数据。一旦要读取数据，需要调用flip()方法将缓冲区从写模式转换到读模式。在读模式下，可以读取到之前写入缓冲区的数据。

完成数据读取后，需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有两种方式能够清空缓冲区：调用clear()方法或者compact()方法。clear()方法清空整个缓冲区。compact()方法仅清空已经读取的部分。所有未读取的数据被移动到缓冲区的开头。新数据将从未读取数据的后面开始写入。

以下是一个使用Buffer的简单实例，注意其中的write，flip，read，clear操作（原文中意为这四个操作用黑体标识，但是简书不支持）。

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的Capacity，Position，和Limit

缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后从中读取的内存。这块内存被包装成一个NIO Buffer对象，提供了一组方法用来简化对内存的访问。 为了了解Buffer的工作原理，需要熟悉它的三个属性：

• capacity
• position
• limit position和limit的含义取决于Buffer处在读膜还是还是写模式。capacity的含义是不变的。 以下是一个关于capacity，position，limit在读写模式中的插图，详细的解释在插图后面：

Buffer capacity,postion and limit in write and read mode

Capacity

作为一个内存块，Buffer有固定的大小，叫做"capacity（容量）"。只能往里面写入capacity个bytes，long，chars等类型。一旦Buffer满了，需要清空它才能继续往里面写入数据。

Position

数据写入Buffer中时，需要知道一个确切的位置。初始位置是0，当一个byte，long等数据写入后，position移动到buffer中的下一个插入数据的位置。position最大可为capacity-1. 从buffer读取数据时，也需要从某个特定的位置读。当buffer被从写模式flip成读模式时，position重置为0.当从Buffer中读数据时，就从position开始，然后position往后移动到下一个读的位置。

Limit

在写模式中，Buffer的Limit是对能写入多少数据的限制。写模式中limit等于Buffer的容量（capacity） 当把Buffer 转换到读模式后，limit代表能从buffer中读取多少数据。所以，buffer转换到读模式时，limit被设定为写模式中写入的位置。也就是说，能从buffer中读取的字节数就等于它被写入的字节数（limit被设定为写入的字节数，在写模式中就是position。）

Buffer Types

Java NIO 中有以下Buffer类型：

• ByteBuffer
• MappedByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer 可以看到，这些Buffer类型代表了不同的数据类型。换句话说，可以通过char,short,int,long,float或者double来操作buffer中的字节。

Buffer的分配

为了获得一个Buffer对象，需要先对它进行分配（allocate），每一个Buffer对象都有allocate()方法来完成这个工作。 例，分配了容量为48字节的ByteBuffer：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

例，分配容量为1024个字符的CharBuffer：

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

向Buffer中写

向Buffer中写入数据有两种方法：

1. 从Channel中写到Buffer
2. 通过缓冲区的put()方法写入数据。 例，从Channel写到Buffer：

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

例，通过put方法写入：

buf.put(127)

put方法有很多不同的版本，提供了数据写入buffer的不同方式。例如，在指定的位置写入，或者写入字节数组。更多关于缓冲区的细节可以参考JavaDoc。

flip()

flip()方法将Buffer从写模式转换到读模式。调用flip()会将position重置为0，将limit设置为刚才的position。 换句话说，position现在标记了读的位置，limit标记了有多少字节，字符等被写入到了buffer——也就是有多少字节，字符可以被读取。

从Buffer中读

有两种方法从Buffer中读取数据：

1. 从缓冲区读取数据到通道。
2. 用get()方法从缓冲区中读取数据 例，从缓冲区中读到通道

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

例，用get()方法从Buffer中读：

byte aByte = buf.get();

get()方法有很多版本，提供了从Buffer读取数据的不同方式。例如，从指定的位置读取，或者读取字节数据。更多关于缓冲区的细节可以参考JavaDoc。

rewind()

Buffer.rewind()方法将position重置为0。这样能够重读buffer中数据。limit保持不变，仍然表示能够从buffer中读取的数据量。

clear()和compact()

一旦读取完Buffer中的数据，需要让Buffer做好再次写入的准备。 可以通过调用clear()或者compact()方法实现。 clear()方法会将position重置为0，limit重置为capacity。也就是说，Buffer被清空了。Buffer中的数据并未清除，只有这些标记代表Buffer能被写入数据的位置。 如果Buffer中仍有未被读取的数据，clear()方法将导致它们被遗忘，这意味着不再有任何标记表明那些数据被读取了，哪些没有。 如果Buffer中仍然有未被读取的数据，且后续还需要读取它们，但此时需要先写入数据。就需要使用compact()方法代替clear()方法。 compact()将未读取的数据复制到Buffer 的开头，然后将position设置为最后一个未读元素的后面，limit属性和clear()方法一样，被设置为capacity。之后就可以往Buffer中写入数据了，并且不会覆盖未读数据。

mark()和reset()

可以通过调用Buffer.mark()方法在Buffer中标记一个指定的位置。之后可以通过Buffer.reset()方法恢复到这个位置。 例如：

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

equals() 和compareTo()

使用equals()和compareTo()方法可以比较两个缓冲区。

equals()

满足一下条件，判断两个缓冲区相等：

• 类型相同（byte，char，int等）
• 剩余字节，字符等数量相同，
• 所有剩余的字节，字符相同 尅建，equals仅仅比较了Buffer中的部分数据，而不是其中的每一个元素，实际上，仅仅比较了Buffer中的剩余数据。

compareTo()

compareTo()方法比较了两个缓冲区中的剩余数据，在例如排序等需求中。如果满足一下条件，一个Buffer被认为小于另一个：

1. 第一个不相等的元素小于另一个buffer中的对应元素（原文有误）。
2. 所以的元素相等，但是第一个Buffer比另一个先耗尽（第一个Buffer的元素更少）。