JAVA之Buffer的用法

注意：轉載自並發程式設計網，java nio系列教學

1、Buffer

Java NIO中的Buffer用於和NIO通道進行互動。如你所知，資料是從通道讀入緩衝區，從緩衝區寫入到通道中的。

緩衝區本質上是一塊可以寫入數據，然後可以從中讀取資料的記憶體。這塊記憶體被包裝成NIO Buffer對象，並提供了一組方法，用來方便的存取該區塊記憶體。

一、Buffer的基本用法

使用Buffer讀寫資料一般會遵循以下四個步驟：

1. 寫入資料到Buffer

2. 呼叫flip()方法

3. #從Buffer讀取資料：如直接讀取或讀取到Channel

4. 呼叫clear()方法或compact()方法

當向buffer寫入數據時，buffer會記錄下寫了多少數據。一旦要讀取數據，需要透過flip()方法將Buffer從寫入模式切換到讀取模式。在讀取模式下，可以讀取之前寫入到buffer的所有資料。

一旦讀完了所有的數據，就需要清空緩衝區，讓它可以再次寫入。有兩種方式能清空緩衝區：呼叫clear()或compact()方法。 clear()方法會清空整個緩衝區。 compact()方法只會清除已經讀過的資料。任何未讀的資料都會移到緩衝區的起始處，新寫入的資料會放到緩衝區未讀資料的後面。

 

二、Buffer的capacity,position和limit

緩衝區本質上是一塊可以寫入數據，然後可以從中讀取資料的記憶體。這塊記憶體被包裝成NIO Buffer對象，並提供了一組方法，用來方便的存取該區塊記憶體。

為了理解Buffer的工作原理，需要熟悉它的三個屬性：

• #capacity

• position

• limit

position和limit的意思取決於Buffer處在讀取模式還是寫入模式。不管Buffer處在什麼模式，capacity的意思總是一樣的。

這裡有一個關於capacity，position和limit在讀寫模式中的說明，詳細的解釋在插圖後面。

capacity：容量

作為記憶體區塊，Buffer有一個固定的大小值，也叫「capacity」.你只能往裡面寫capacity個byte、long，char等類型。一旦Buffer滿了，需要將其清空（透過讀取資料或清除資料）才能繼續寫入資料往裡面寫資料。

position：目前位置

當你寫資料到Buffer中時，position表示目前的位置。初始的position值為0.當一個byte、long等資料寫到Buffer後， position會向前移動到下一個可插入資料的Buffer單元。 position最大可為capacity – 1.

當讀取資料時，也是從某個特定位置讀取。當將Buffer從寫模式切換到讀取模式，position會被重置為0. 當從Buffer的position處讀取資料時，position向前移動到下一個可讀的位置。

limit：最大可寫/可讀位置

在寫入模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer裡寫多少資料。 寫入模式下，limit等於Buffer的capacity。

當切換Buffer到讀取模式時， limit表示你最多能讀到多少資料。因此，當切換Buffer到讀取模式時，limit會被設定成寫模式下的position值。換句話說，你能讀到之前寫入的所有資料（limit被設定成已寫資料的數量，這個值在寫模式下就是position）

三、Buffer的型別

Java NIO 有以下Buffer類型

• ByteBuffer

• MappedByteBuffer

• CharBuffer

• #DoubleBuffer

• FloatBuffer

• #IntBuffer

• LongBuffer

• ShortBuffer

如你所見，這些Buffer類型代表了不同的資料型別。換句話說，就是可以透過char，short，int，long，float 或 double型別來操作緩衝區中的位元組。

MappedByteBuffer 有些特別，在涉及它的專門章節中再講。

四、Buffer的分配

要想取得一個Buffer物件首先要分配。 每一個Buffer類別都有一個allocate方法。下面是一個分配50位元組capacity的ByteBuffer的範例。

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(50);

 

 

#五、寫入資料

 

# 
#寫資料到Buffer有兩種方式：
從Channel寫到Buffer。

透過Buffer的put()方法寫到Buffer裡。

###初始化Buffer的時候放入byte數組寫入Buffer#############

public void test1() throws FileNotFoundException {//初始化容量ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(48);//通过数组初始化，并将数组中的值放入缓冲区byte[] bytes = "123".getBytes();
        ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.wrap(bytes);//将通道中的读到缓冲区int bytesRead = channel.read(bf);//通过put方法写入缓冲区，put有很多重载        buf1.put(bytes);
    }

###### ###### ## #

put方法有很多版本，允许你以不同的方式把数据写入到Buffer中。例如， 写到一个指定的位置，或者把一个字节数组写入到Buffer。 

flip()方法

flip方法将Buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法会将position设回0，并将limit设置成之前position的值。

换句话说，position现在用于标记读的位置，limit表示之前写进了多少个byte、char等 —— 现在能读取多少个byte、char等。

六、从Buffer中读取数据

从Buffer中读取数据有两种方式：

1. 从Buffer读取数据到Channel。

2. 使用get()方法从Buffer中读取数据。

        //将缓冲区的数据写入通道        channel.write(buf1);//通过get方法获取缓冲区中数据 get有很多重载buf1.get();

 

 

get方法有許多版本，讓你以不同的方式從Buffer中讀取資料。例如，從指定position讀取，或從Buffer中讀取資料到位元組數組。

七、rewind()方法：重設position

Buffer.rewind()將position設為0，所以你可以重讀Buffer中的所有資料。 limit保持不變，仍然表示能從Buffer中讀取多少個元素（byte、char等）。

八、clear()與compact()方法

一旦讀完Buffer中的數據，就需要讓Buffer準備好再寫入。可以透過clear()或compact()方法來完成。

如果呼叫的是clear()方法，position將被設回0，limit被設定為 capacity的值。換句話說，Buffer 被清空了。 Buffer中的資料並未清除，只是這些標記告訴我們可以從哪裡開始往Buffer裡寫資料。

如果Buffer中有一些未讀的數據，呼叫clear()方法，數據將“被遺忘”，意味著不再有任何標記會告訴你哪些數據被讀過，哪些還沒有。

如果Buffer中仍有未讀的數據，且後續還需要這些數據，但此時想要先寫些數據，那麼就使用compact()方法。

compact()方法將所有未讀的資料拷貝到Buffer起始處。然後將position設到最後一個未讀元素正後面。 limit屬性依然像clear()方法一樣，設定成capacity。現在Buffer準備好寫資料了，但是不會覆蓋未讀的資料。

九、mark()與reset()方法：標記位置和回傳位置

透過呼叫Buffer.mark()方法，可以標記Buffer中的一個特定position。之後可以透過呼叫Buffer.reset()方法恢復到這個position。例如：

十、equals()與compareTo()方法

可以使用equals()和compareTo()方法比較兩個Buffer。

equals()

當滿足下列條件時，表示兩個Buffer相等：

1. 有相同的型別（byte、char、int等）。

2. Buffer中剩餘的byte、char等的個數相等。

3. Buffer中所有剩餘的byte、char等都相同。

如你所見，equals只是比較Buffer的一部分，不是每個在它裡面的元素都比較。實際上，它只比較Buffer中的剩餘元素。

compareTo()方法

compareTo()方法比較兩個Buffer的剩餘元素(byte、char等)， 如果滿足下列條件，則認為一個Buffer「小於」另一個Buffer：

1. 第一個不相等的元素小於另一個Buffer中對應的元素。

2. 所有元素都相等，但第一個Buffer比另一個先耗盡(第一個Buffer的元素個數比另一個少)。

（譯：剩餘元素是從position到limit之間的元素）

2、Buffer之Scatter/Gather

　　所謂的Scatter和Gather就是通道對應多個快取：將一個通道讀出到多個快取；將多個快取寫入到一個通道

　　Java NIO開始支援scatter/gather，scatter/gather用於描述從Channel（譯者註：Channel在中文經常翻譯為通道）中讀取或寫入到Channel的操作。

　　分散（scatter）從Channel中讀取是指在讀取操作時將讀取的資料寫入多個buffer。因此，Channel將從Channel中讀取的資料「分散（scatter）」到多個Buffer中

　　聚集（gather）寫入Channel是指在寫入操作時將多個buffer的資料寫入同一個Channel，因此，Channel 將多個Buffer中的資料「聚集（gather）」後發送到Channel。

　　scatter / gather經常用於需要將傳輸的資料分開處理的場合，例如傳輸一個由訊息頭和訊息體組成的訊息，你可能會將訊息體和訊息頭分散到不同的buffer中，這樣你可以方便的處理訊息頭和訊息體。

Scattering Reads
Scattering Reads是指資料從一個channel讀取到多個buffer中。如下圖說明：

Java NIO: Scattering Read

# 

#

注意buffer首先被插入到数组，然后再将数组作为channel.read() 的输入参数。read()方法按照buffer在数组中的顺序将从channel中读取的数据写入到buffer，当一个buffer被写满后，channel紧接着向另一个buffer中写。

Scattering Reads在移动下一个buffer前，必须填满当前的buffer，这也意味着它不适用于动态消息(译者注：消息大小不固定)。换句话说，如果存在消息头和消息体，消息头必须完成填充（例如 128byte），Scattering Reads才能正常工作。

Gathering Writes

Gathering Writes是指数据从多个buffer写入到同一个channel。如下图描述：

Java NIO: Gathering Write

 

buffers数组是write()方法的入参，write()方法会按照buffer在数组中的顺序，将数据写入到channel，注意只有position和limit之间的数据才会被写入。因此，如果一个buffer的容量为128byte，但是仅仅包含58byte的数据，那么这58byte的数据将被写入到channel中。因此与Scattering Reads相反，Gathering Writes能较好的处理动态消息

    ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
    ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);
    ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
    channel.read(bufferArray);  //传入Buffer数组即可//方便展示、直接写，写之前要反转bufferchannel.write(bufferArray);

 

以上是JAVA之Buffer的用法的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！