Java NIO教程 Buffer
缓冲区本质上是一块可以写入数据,然后可以从中读取数据的内存,这块内存中有很多可以存储byte(或int、char等)的小单元。这块内存被包装成NIO Buffer对象,并提供了一组方法,用来方便的访问该块内存。
为了理解Buffer的工作原理,需要熟悉它的三个属性:
- capacity
- position
- limit
简单的解释这三个属性的含义可以概括为:capacity代表这块Buffer的容量,position代表下一次读(或写)的位置,limit代表本次读(或写)的极限位置。这么简单说一下你当然是听不懂的啦(这样一下你就听懂了,岂不是显得我很没有存在感)所以下面开始详细的讲解。
capacity
作为一个内存块,Buffer有一个固定的大小值(这个大小是刚开始申请的),叫作“capacity”.你只能往里写capacity个byte、int,char等类型。
position
当你要写数据到Buffer中时,position表示当前可写的位置。初始的position值为0(也可以用过方法进行改变)。当一个byte、int等数据写到Buffer后, position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity – 1.
当读取数据时,也是从某个特定位置读。当从Buffer的position处读取数据完成时,position向前移动到下一个可读的位置。
limit
在写数据时,Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据,position移动到limit写操作停止。初始limit的值等于Buffer的capacity。当读取数据时, limit表示你最多能读到多少数据,position移动到limit读操作停止。
无论在读数据时还是在写数据时,只要position超过了limit就会抛出异常。
控制position和limit的值
capacity的值是根据申请Buffer的大小和种类确定的,所以不能改变。而position和limit就可以根据我的需要而改变了,首先介绍一下如何查看这三个属性的值:buffer.limit()
、buffer.position()
、buffer.capacity()
这三个方法直观、方便,我们就不再罗嗦。
接下来我们要着重看一下buffer.flip()
这个方法一般用在写到读切换的时候。这个方法的能力就是将limit设为position的值,再是将position设为0。
这么做的用处是什么呢?你想想,在写数据的时候从Buffer的开始处—0位置到position位置之间已经写满了数据,如果这时候我们想要从头开始读数据的话,就要将position指向0,以便可以读取0位置的数据,然后逐个向下读取;但要读到什么位置为止呢?如果整个Buffer都读完的话,刚才所写的最后一个单元以后的单元,都是空,读取它们没有意义。所以读取到刚才所写的最后一个单元,是明智之举。而在将position置为0之前,position值就是刚才所写的最后一个单元的位置。所以在写到读切换的时候,将limit设为position的值,再是将position设为0。
这个明白了以后一切都顺了。buffer.clear()
是清空Buffer的方法,但它没有真正的清除,只是将position置为0,将limit置为capacity;这样一来,你的写操作就可以将原来的数据覆盖了。就是这么简单。buffer.rewind()
是将position置为0,这样一来就可以将buffer再重新读一遍,当然你还可通过它干很多事。
其实还有很多有用、有趣的方法,看看api文档吧。
基础实例 和 btye与其他类型的转换
说了这么多理论,再不上代码就有人得骂街了,来个最基础的申请buffer和基本的读写吧
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(48);
/*向ByteBuffer中put数据的时候,一下四种形式都可以
* put(byte b)
* put(byte[] src)
* put(byte[] src, int offset, int length)
* put(ByteBuffer src)
* 四种形式都会移动position指针
*/
bb.put(new byte[]{1,2,4,2,-13});
bb.flip();
//hasRemaining()的作用是看看position到没到limit位置
while(bb.hasRemaining()) {
System.out.println(bb.get());
}
还得来一段理论,再听我扯一会。Buffer共有类型有以下几种
- ByteBuffer
- CharBuffer
- DoubleBuffer
- FloatBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- ShortBuffer
- MappedByteBuffer(这哥们儿有点特殊,以后单独再讲)
Buffer在nio中的主要作用就是与channel交互。但这几种类型中能与channel交互的只有ByteBuffer(坑爹的吧!)所以在用其他类型Buffer的时候,一般都是先将ByteBuffer转化为想用的类型,用的是byteBuffer.asCharBuffer()
、byteBuffer.asIntBuffer()
等方法进行转换。这种方式用术语来讲,叫做“产生其他种类Buffer的视图”;意思就是底层是ByteBuffer,但看起来是其它种类的Buffer,可以用相应的方法,但是视图发生了读写,底层的ByteBuffer也会发生变化。
下面这段是将ByteBuffer转化为CharBuffer视图的例子
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(1024);
//将ByteBuffer转化为CharBuffer视图后,再调用put,ByteBuffer中的position指针不会移动
bb.asCharBuffer().put("Hello World");
//为了能正确的输出,这里改变了limit指针的位置,使之变到了字符数组的末尾
bb.limit("Hello World".length()*Character.BYTES);//字符数组长度*每个字符占的字节数
while(bb.hasRemaining()) {
System.out.print(bb.getChar());
}
/*也可用如下的方法输出
* while((c=bb.getChar())!=0) {
* System.out.print(c);
* }
*/
这段例子告诉我们,视图发生了读写,底层的ByteBuffer是有感知的,以及感知如何展现出来。但真正用的时候,没这么蛮烦。因为学了后面的channel,就知道了,channel直接就把整个ByteBuffer都拿走了,就不用这样一个个的输出了。而且一个个输出的话也可以直接利用视图层,向下看
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(1024);
IntBuffer ib = bb.asIntBuffer();
ib.put(new int[]{1,42,12,-12});
/*将ByteBuffer转化为IntBuffer视图后,再调用put,ByteBuffer中的position指针不会移动
* 但是所生成的IntBuffer中的position会按正常方式移动
* 而且整个IntBuffer的capacity会按照byte 和 int 之间的所占字节大小比例而改变*/
System.out.println("ByteBuffer.position = "+bb.position());
System.out.println("ByteBuffer.limit = "+bb.limit());
System.out.println("ByteBuffer.capacity = "+bb.capacity());
System.out.println("IntBuffer.position = "+ib.position());
System.out.println("IntBuffer.limit = "+ib.limit());
System.out.println("IntBuffer.capacity = "+ib.capacity());
ib.flip();
while(ib.hasRemaining()) {
System.out.println(ib.get());
}
会了这些Buffer的知识就差不多了,就到这里了。多打打例子代码、多体会体会,就可以洗洗睡了,拜拜
还是那句话,有问题及时告诉我
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