概念

  • 缓冲区Buffer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。

  • NIO 的数据操作都是在 Buffer 中进行的,Buffer 实际上是一个数组。

解析

Buffer的类型

  • Java NIO 有以下Buffer类型,Buffer 最常见的类型是ByteBuffer

    • ByteBuffer
    • MappedByteBuffer
    • CharBuffer
    • DoubleBuffer
    • FloatBuffer
    • IntBuffer
    • LongBuffer
    • ShortBuffer
  • 如你所见,这些Buffer类型代表了不同的数据类型。换句话说,就是可以通过char,short,int,long,float 或 double类型来操作缓冲区中的字节。

  • 现在挑一个最常见的类型是ByteBuffer,可以发现此类位于rt.jarjava.nio包下,此类是个抽象类,继承Buffer及实现了Comparable接口

ByteBuffer.java

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public abstract class ByteBuffer
extends Buffer
implements Comparable<ByteBuffer>
{

// These fields are declared here rather than in Heap-X-Buffer in order to
// reduce the number of virtual method invocations needed to access these
// values, which is especially costly when coding small buffers.
//
final byte[] hb; // Non-null only for heap buffers
final int offset;
boolean isReadOnly; // Valid only for heap buffers

// Creates a new buffer with the given mark, position, limit, capacity,
// backing array, and array offset
//
ByteBuffer(int mark, int pos, int lim, int cap, // package-private
byte[] hb, int offset)
{
super(mark, pos, lim, cap);
this.hb = hb;
this.offset = offset;
}

// Creates a new buffer with the given mark, position, limit, and capacity
//
ByteBuffer(int mark, int pos, int lim, int cap) { // package-private
this(mark, pos, lim, cap, null, 0);
}

Buffer.java

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public abstract class Buffer {

/**
* The characteristics of Spliterators that traverse and split elements
* maintained in Buffers.
*/
static final int SPLITERATOR_CHARACTERISTICS =
Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED | Spliterator.ORDERED;

// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private int capacity;

基本属性

  • 为了理解Buffer的工作原理,需要熟悉它的三个属性:
    • capacity
      • 作为一个内存块,Buffer有一个固定的大小值,也叫“capacity”.你只能往里写capacity个byte、long,char等类型。一旦Buffer满了,需要将其清空(通过读数据或者清除数据)才能继续写数据往里写数据。
    • position
      • 当你写数据到Buffer中时,position表示当前的位置。初始的position值为0.当一个byte、long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。当将Buffer从写模式切换到读模式,position会被重置为0. 当从Buffer的position处读取数据时,position向前移动到下一个可读的位置。
    • limit
      • 在写模式下,Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。 写模式下,limit等于Buffer的capacity。
      • 当切换Buffer到读模式时, limit表示你最多能读到多少数据。因此,当切换Buffer到读模式时,limit会被设置成写模式下的position值。换句话说,你能读到之前写入的所有数据(limit被设置成已写数据的数量,这个值在写模式下就是position)

基本用法

  • 使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤:

    • 1、写入数据到Buffer
    • 2、调用flip()方法
    • 3、从Buffer中读取数据
    • 4、调用clear()方法或者compact()方法
  • 当向buffer写入数据时,buffer会记录下写了多少数据。一旦要读取数据,需要通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式。在读模式下,可以读取之前写入到buffer的所有数据。

  • 一旦读完了所有的数据,就需要清空缓冲区,让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区:调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处,新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

直接缓冲区与非直接缓冲区

  • 字节缓冲区可以是放在直接内存中(放在堆外,直接调用函数操作机器内存,一般情况下性能比另一种方式会好些),也可以放在非直接内存(放在堆上,受JVM控制)中

  • 使用方式如下,见名知意

    • java.nio.ByteBuffer#allocateDirect(int capacity)
    • java.nio.ByteBuffer#allocate(int capacity)
  • 可以调用其isDirect()来确定是那种方式

总结

参考