NIO 中 buffer 的概念

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NIO 中 Buffer 的概念

在 Java NIO 中，Buffer是一个重要的组件，用来存储数据。当我们谈论 IO 时，通常会有一个缓存区（buffer）的概念，这是一个内存片段，可以存储从输入设备读入的数据，或者写入到输出设备的数据。在 NIO 库中，java.nio 包含了用来操作这些缓存区的类。

Buffer 类的结构

在 NIO 中，所有的 Buffer 类都继承自 java.nio.Buffer 这个抽象类。Buffer 类主要包含以下几个核心子类：

  • ByteBuffer：用来存储字节数据，是 NIO 中使用频率最高的 Buffer。
  • CharBuffer：用来存储字符数据，如字符串等。
  • DoubleBuffer：用来存储 double 类型的数据。
  • FloatBuffer：用来存储 float 类型的数据。
  • IntBuffer：用来存储 int 类型的数据。
  • LongBuffer：用来存储 long 类型的数据。
  • ShortBuffer：用来存储 short 类型的数据。

Buffer 的关键属性

Buffer 类定义了四个属性，来提供关于其所包含数据的信息：

  • capacity：容量，Buffer 最多可以存储的数据元素个数。创建后不能被改变。
  • limit：限制，Buffer 中可以操作数据的大小（limit 后数据不能进行读写）。
  • position：位置，下一个要被读或写的元素的索引。
  • mark：标记，一个备忘位置。用于记录上一次读写的位置。

Buffer 的核心方法

为了操作这些缓冲区，Buffer 类提供了多种方法：

  • **clear()**：将 position 设为 0，将 limit 设为容量，忽略标记。
  • **flip()**：将 limit 设为当前 position，将 position 设为 0，忽略标记。
  • **rewind()**：将 position 设为 0，保留 limit 不变，忽略标记。
  • **mark()**：设置 mark 为当前的 position。
  • **reset()**：将 position 设为标记的位置。
  • **remaining()**：返回 position 与 limit 之间的元素个数。
  • **hasRemaining()**：告知在当前 position 和 limit 之间是否有元素。

示例

下面是创建一个 ByteBuffer 实例的示例：

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// Allocate a new non-direct byte buffer with a 10 byte capacity
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(10);

// Writes the given byte into this buffer at the current position,
// and then increments the position
buf.put((byte) 'H');
buf.put((byte) 'e');
buf.put((byte) 'l');
buf.put((byte) 'l');
buf.put((byte) 'o');

// Flip the buffer for reading
buf.flip();

// Read bytes from the buffer
while (buf.hasRemaining()) {
    char c = (char) buf.get();
    System.out.print(c);
}

在上面的代码中，我们首先通过 ByteBuffer.allocate() 创建了一个容量为 10 个字节的 ByteBuffer 实例。接着，我们往 Buffer 里面放入了字符串 “Hello” 的字节表示。之后，通过调用 flip() 方法，将 Buffer 从写模式翻转到读模式。最后，使用 hasRemaining() 和 get() 方法从 Buffer 中读取所有数据。当读操作完成后，我们可以使用 clear() 或 compact() 方法来清空或压缩 Buffer，为下一次写入准备。

Buffer 是 NIO 中与 Channel 交互的重要媒介，掌握其概念和使用方法是进行高效 IO 操作的关键。