文章目录

简介
Buffer是什么
Buffer进阶
创建Buffer
Direct VS non-Direct
Buffer的日常操作
- 向Buffer写数据
- 从Buffer读数据
- rewind Buffer
- Compact Buffer
- duplicate Buffer
总结

简介

小师妹在学习NIO的路上越走越远，唯一能够帮到她的就是在她需要的时候给她以全力的支持。什么都不说了，今天介绍的是NIO的基础Buffer。老铁给我上个Buff。

Buffer是什么

小师妹：F师兄，这个Buffer是我们纵横王者峡谷中那句：老铁给我加个Buff的意思吗？

当然不是了，此Buffer非彼Buff，Buffer是NIO的基础，没有Buffer就没有NIO，没有Buffer就没有今天的java。

因为NIO是按Block来读取数据的，这个一个Block就可以看做是一个Buffer。我们在Buffer中存储要读取的数据和要写入的数据，通过Buffer来提高读取和写入的效率。

更多精彩内容且看：

区块链从入门到放弃系列教程-涵盖密码学,超级账本,以太坊,Libra,比特币等持续更新
Spring Boot 2.X系列教程:七天从无到有掌握Spring Boot-持续更新
Spring 5.X系列教程:满足你对Spring5的一切想象-持续更新
java程序员从小工到专家成神之路（2020版）-持续更新中,附详细文章教程

更多内容请访问www.flydean.com

还记得java对象的底层存储单位是什么吗？

小师妹：这个我知道，java对象的底层存储单位是字节Byte。

对，我们看下Buffer的继承图：

Buffer是一个接口，它下面有诸多实现，包括最基本的ByteBuffer和其他的基本类型封装的其他Buffer。

小师妹：F师兄，有ByteBuffer不就够了吗？还要其他的类型Buffer做什么？

小师妹，山珍再好，也有吃腻的时候，偶尔也要换个萝卜白菜啥的，你以为乾隆下江南都干了些啥？

ByteBuffer虽然好用，但是它毕竟是最小的单位，在它之上我们还有Char，int，Double，Short等等基础类型，为了简单起见，我们也给他们都搞一套Buffer。

Buffer进阶

小师妹：F师兄，既然Buffer是这些基础类型的集合，为什么不直接用结合来表示呢？给他们封装成一个对象，好像有点多余。

我们既然在面向对象的世界，从表面来看自然是使用Object比较合乎情理，从底层的本质上看，这些封装的Buffer包含了一些额外的元数据信息，并且还提供了一些意想不到的功能。

上图列出了Buffer中的几个关键的概念，分别是Capacity，Limit，Position和Mark。Buffer底层的本质是数组，我们以ByteBuffer为例，它的底层是：

final byte[] hb;

Capacity表示的是该Buffer能够承载元素的最大数目，这个是在Buffer创建初期就设置的，不可以被改变。
Limit表示的Buffer中可以被访问的元素个数，也就是说Buffer中存活的元素个数。
Position表示的是下一个可以被访问元素的index，可以通过put和get方法进行自动更新。
Mark表示的是历史index，当我们调用mark方法的时候，会把设置Mark为当前的position，通过调用reset方法把Mark的值恢复到position中。

创建Buffer

小师妹：F师兄呀，这么多Buffer创建起来是不是很麻烦？有没有什么快捷的使用办法？

一般来说创建Buffer有两种方法，一种叫做allocate，一种叫做wrap。

public void createBuffer(){IntBuffer intBuffer= IntBuffer.allocate(10);log.info("{}",intBuffer);log.info("{}",intBuffer.hasArray());int[] intArray=new int[10];IntBuffer intBuffer2= IntBuffer.wrap(intArray);log.info("{}",intBuffer2);IntBuffer intBuffer3= IntBuffer.wrap(intArray,2,5);log.info("{}",intBuffer3);intBuffer3.clear();log.info("{}",intBuffer3);log.info("{}",intBuffer3.hasArray());}

allocate可以为Buffer分配一个空间，wrap同样为Buffer分配一个空间，不同的是这个空间背后的数组是自定义的，wrap还支持三个参数的方法，后面两个参数分别是offset和length。

INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=0 lim=10 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - true
INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=0 lim=10 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=2 lim=7 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=0 lim=10 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - true

hasArray用来判断该Buffer的底层是不是数组实现的，可以看到，不管是wrap还是allocate，其底层都是数组。

需要注意的一点，最后，我们调用了clear方法，clear方法调用之后，我们发现Buffer的position和limit都被重置了。这说明wrap的三个参数方法设定的只是初始值，可以被重置。

Direct VS non-Direct

小师妹：F师兄，你说了两种创建Buffer的方法，但是两种Buffer的后台都是数组，难道还有非数组的Buffer吗？

自然是有的,但是只有ByteBuffer有。ByteBuffer有一个allocateDirect方法，可以分配Direct Buffer。

小师妹：Direct和非Direct有什么区别呢？

Direct Buffer就是说，不需要在用户空间再复制拷贝一份数据，直接在虚拟地址映射空间中进行操作。这叫Direct。这样做的好处就是快。缺点就是在分配和销毁的时候会占用更多的资源，并且因为Direct Buffer不在用户空间之内，所以也不受垃圾回收机制的管辖。

所以通常来说只有在数据量比较大，生命周期比较长的数据来使用Direct Buffer。

看下代码：

public void createByteBuffer() throws IOException {ByteBuffer byteBuffer= ByteBuffer.allocateDirect(10);log.info("{}",byteBuffer);log.info("{}",byteBuffer.hasArray());log.info("{}",byteBuffer.isDirect());try (RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("src/main/resources/www.flydean.com", "r");FileChannel inChannel = aFile.getChannel()) {MappedByteBuffer buffer = inChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());log.info("{}",buffer);log.info("{}",buffer.hasArray());log.info("{}",buffer.isDirect());}}

除了allocateDirect,使用FileChannel的map方法也可以得到一个Direct的MappedByteBuffer。

上面的例子输出结果：

INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.DirectByteBuffer[pos=0 lim=10 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - false
INFO com.flydean.BufferUsage - true
INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.DirectByteBufferR[pos=0 lim=0 cap=0]
INFO com.flydean.BufferUsage - false
INFO com.flydean.BufferUsage - true

Buffer的日常操作

小师妹:F师兄，看起来Buffer确实有那么一点复杂，那么Buffer都有哪些操作呢？

Buffer的操作有很多，下面我们一一来讲解。

向Buffer写数据

向Buffer写数据可以调用Buffer的put方法：

public void putBuffer(){IntBuffer intBuffer= IntBuffer.allocate(10);intBuffer.put(1).put(2).put(3);log.info("{}",intBuffer.array());intBuffer.put(0,4);log.info("{}",intBuffer.array());}

因为put方法返回的还是一个IntBuffer类，所以Buffer的put方法可以像Stream那样连写。

同时，我们还可以指定put在什么位置。上面的代码输出：

INFO com.flydean.BufferUsage - [1, 2, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
INFO com.flydean.BufferUsage - [4, 2, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

从Buffer读数据

读数据使用get方法，但是在get方法之前我们需要调用flip方法。

flip方法是做什么用的呢？上面讲到Buffer有个position和limit字段，position会随着get或者put的方法自动指向后面一个元素，而limit表示的是该Buffer中有多少可用元素。

如果我们要读取Buffer的值则会从positon开始到limit结束：

public void getBuffer(){IntBuffer intBuffer= IntBuffer.allocate(10);intBuffer.put(1).put(2).put(3);intBuffer.flip();while (intBuffer.hasRemaining()) {log.info("{}",intBuffer.get());}intBuffer.clear();}

可以通过hasRemaining来判断是否还有下一个元素。通过调用clear来清除Buffer，以供下次使用。

rewind Buffer

rewind和flip很类似，不同之处在于rewind不会改变limit的值，只会将position重置为0。

public void rewindBuffer(){IntBuffer intBuffer= IntBuffer.allocate(10);intBuffer.put(1).put(2).put(3);log.info("{}",intBuffer);intBuffer.rewind();log.info("{}",intBuffer);}

上面的结果输出：

INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=3 lim=10 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=0 lim=10 cap=10]

Compact Buffer

Buffer还有一个compact方法，顾名思义compact就是压缩的意思，就是把Buffer从当前position到limit的值赋值到position为0的位置：

public void useCompact(){IntBuffer intBuffer= IntBuffer.allocate(10);intBuffer.put(1).put(2).put(3);intBuffer.flip();log.info("{}",intBuffer);intBuffer.get();intBuffer.compact();log.info("{}",intBuffer);log.info("{}",intBuffer.array());}

上面代码输出：

INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=0 lim=3 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=2 lim=10 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - [2, 3, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

duplicate Buffer

最后我们讲一下复制Buffer，有三种方法，duplicate，asReadOnlyBuffer，和slice。

duplicate就是拷贝原Buffer的position，limit和mark，它和原Buffer是共享原始数据的。所以修改了duplicate之后的Buffer也会同时修改原Buffer。

如果用asReadOnlyBuffer就不允许拷贝之后的Buffer进行修改。

slice也是readOnly的，不过它拷贝的是从原Buffer的position到limit-position之间的部分。

public void duplicateBuffer(){IntBuffer intBuffer= IntBuffer.allocate(10);intBuffer.put(1).put(2).put(3);log.info("{}",intBuffer);IntBuffer duplicateBuffer=intBuffer.duplicate();log.info("{}",duplicateBuffer);IntBuffer readOnlyBuffer=intBuffer.asReadOnlyBuffer();log.info("{}",readOnlyBuffer);IntBuffer sliceBuffer=intBuffer.slice();log.info("{}",sliceBuffer);}

输出结果：

INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=3 lim=10 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=3 lim=10 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBufferR[pos=3 lim=10 cap=10]
INFO com.flydean.BufferUsage - java.nio.HeapIntBuffer[pos=0 lim=7 cap=7]

总结

今天给小师妹介绍了Buffer的原理和基本操作。

本文的例子https://github.com/ddean2009/learn-java-io-nio

本文作者：flydean程序那些事

本文链接：http://www.flydean.com/java-io-nio-buffer/

本文来源：flydean的博客

欢迎关注我的公众号:程序那些事，更多精彩等着您！

小师妹学JavaIO之:Buffer和Buff相关推荐

java buff_小师妹学JavaIO之:Buffer和Buff
简介小师妹在学习NIO的路上越走越远,唯一能够帮到她的就是在她需要的时候给她以全力的支持.什么都不说了,今天介绍的是NIO的基础Buffer.老铁给我上个Buff. Buffer是什么小师妹:F师 ...
小师妹学JavaIO之:NIO中那些奇怪的Buffer
文章目录简介 Buffer的分类 Big Endian 和 Little Endian aligned内存对齐总结简介妖魔鬼怪快快显形,今天F师兄帮助小师妹来斩妖除魔啦,什么BufferB,B ...
小师妹学JavaIO之:用Selector来发好人卡
文章目录简介 Selector介绍创建Selector 注册Selector到Channel中 SelectionKey selector 和 SelectionKey 总的例子总结简介 NI ...
小师妹学JavaIO之:MappedByteBuffer多大的文件我都装得下
文章目录简介虚拟地址空间详解MappedByteBuffer MapMode MappedByteBuffer的最大值 MappedByteBuffer的使用 MappedByteBuffer要 ...
小师妹学JavaIO之:NIO中Channel的妙用
文章目录简介 Channel的分类 FileChannel Selector和Channel DatagramChannel SocketChannel ServerSocketChannel As ...
小师妹学JavaIO之:文件写入那些事
文章目录简介字符输出和字节输出格式化输出输出其他对象在特定的位置写入给文件加锁总结简介小师妹又对F师兄提了一大堆奇奇怪怪的需求,要格式化输出,要特定的编码输出,要自己定位输出,什么? ...
小师妹学JavaIO之:File copy和File filter
文章目录简介使用java拷贝文件使用File filter 总结简介一个linux命令的事情,小师妹非要让我教她怎么用java来实现,哎,摊上个这么杠精的小师妹,我也是深感无力,做一个师兄真 ...
小师妹学JavaIO之:try with和它的底层原理
文章目录简介 IO关闭的问题使用try with resource try with resource的原理自定义resource 总结简介小师妹是个java初学者,最近正在学习使用java ...
mappedbytebuffer_小师妹学JavaIO之:MappedByteBuffer多大的文件我都装得下
简介大大大,我要大!小师妹要读取的文件越来越大,该怎么帮帮她,让程序在性能和速度上面得到平衡呢?快来跟F师兄一起看看吧. 虚拟地址空间小师妹:F师兄,你有没有发现,最近硬盘的价格真的是好便宜好便宜 ...

小师妹学JavaIO之:Buffer和Buff