java nio 缓冲区(一)

本文来自于我的个人博客：java nio 缓冲区(一)

我们以Buffer类开始对java.nio包的浏览历程。这些类是java.nio的构造基础。这个系列中，我们将跟随《java NIO》书籍一起深入研究缓冲区，了解各种不同的类型，并学会怎样使用。

一个Buffer对象是固定数量的数据容器。其作用是一个存储器，或者分段运输区，在这里数据可被存储并在之后用于检索。

Buffer类的家谱：

一，缓冲区基础

1.缓冲区的属性：

容量(capacity)：缓冲区能够容纳的数据元素的最大数量，这一容量是在缓冲区被创建时设置的，并且永远不能被改变

上界(limit): 缓冲区的第一个不能被读或写的元素。或者说，缓冲区中现存元素的计数。

位置(position): 下一个要被读或写的元素的索引，位置会自动由相应的get()和put()函数更新。

标记(mark): 一个备忘位置，调用mark()来设定mark=position.调用reset()设定position=mark。标记在设定前是未定义的(undefied)。

这四个属性的关系如下：

0 <= mark <= position <= limit <= capacity

接下来，我们看看这些属性在实际应用中的一些例子：

创建一个新的ByteBuffer，则缓冲区的各个属性状态如下图所示：

位置被设置为0，而且容量和上界被设为10，刚好经过缓冲区能够容纳的最后一个字节。标记最初未定义，容量是固定的，但另外三个属性可以在使用缓冲区时改变。

2.缓冲区API

让我们来看看如果使用一个缓冲区，以下是Buffer类的方法:

package java.nio;
public abstract class Buffer {
    public final int capacity();
    public final int position();
    public final Buffer position(int newPosition);
    public final int limit();
    public final Buffer limit(int newLimit);
    public final Buffer mark();
    public final Buffer reset();
    public final Buffer flip();
    public final Buffer rewind();
    public final int remaining();
    public final boolean hasRemaining();
    public abstract boolean isReadOnly();
}

关于这个API，有一点要注意，像clear()这类方法，通常应当返回void，而不是Buffer引用，这些函数将引用返回到它们在(this)上被引用的对象，这是一个允许级联调用的类设计方法。级联调用允许这种类型的代码：

buffer.mark();

buffer.position(5);

buffer.reset();

被简写为：buffer.mark().position(5).reset();

3.存取

我们将代表"Hello"字符串的ASCII码载入一个名为buffer的ByteBuffer对象中，缓冲区的结果状态如下图所示：

buffer.put((byte)‘H‘).put((byte)‘e‘).put((byte)‘1‘).put((byte)‘1‘).put((byte)‘o‘);

既然已经在buffer中存放了一些数据，如果我们想在不丢失位置的情况下进行一些更改该怎么办呢？put()的绝对方案可以达到这样的目的。假设我们想将缓冲区中的内容从"Hello"的ASCII码更改为"Mellow"。我们可以这样实现:

buffer.put(0,(byte)‘M‘).put((byte)‘w‘);修改后的buffer如下图所示：

4.翻转

在我们写满了缓冲区之后，现在我们必须准备将其清空。我们想把这个缓冲区传递给一个通道，以使内容能被全部写出，但如果通道现在在缓冲区上执行get()，那么它将从我们刚刚插入的游泳数据之外取出未定义的数据，如果我们将位置设置为0，通道就会从正确位置开始获取，但是它使怎样知道何时叨叨我们所插入数据末端的呢？这就是上界属性被引入的目的。buffer.limit(buffer.position()).position(0)，但是这种从填充到释放转台的缓冲区翻转是预先设计好的，设计者为我们提供了更便利的方法buffer.flip(),flip方法将一个能够继续添加数据元素的填充状态的缓冲区饭庄成一个准备读出元素的释放状态，在翻转之后，缓冲区的状态如下图所示：

rewind()方法与flip()方法相似，但是它会改变limit的值，只是将position的值设置为0，这个方法可以用于回退已经度过的数据以便重新读取已经读过的数据。

方法hasRemaining会告诉你，是否已经达到缓冲区的上界，即limit-position=0,以下是一种将数据元素从缓冲区释放到一个数组的方法：

for(int i = 0; buffer.hasRemaining();i++{

byteArray[i] = buffer.get();

}

还有一种选择是使用remainig()方法，这个方法告诉你还剩余多少元素数目可被存入，可以根据以下方法释放缓冲：

int count = buffre.remaining();

for(int i = 0; i < count;i++) {

byteArray[i] = buffer.get();

}

5.下面是一个例子来填充以及释放缓冲区：

import java.nio.CharBuffer;
public class BufferFillDrain{
    private static int index = 0;
    private static String[] strings = {
        "hello word",
        "java is very beautiful",
        "python is very brief"
    };
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        CharBuffer buffer = CharBuffer.allocate(100);
        while(fillBuffer(buffer)) {
            buffer.flip();
            drainBuffer(buffer);
            buffer.clear();
        }
    }
    
    private static void drainBuffer(CharBuffer buffer) {
        while(buffer.hasRemaining()) {
            System.out.println(buffer.get());
        }
    }
    
    private static boolean fillBuffer(CharBuffer buffer) {
        if(index >= strings.length) {
            String string = strings[length];
            for(int i = 0; i < strings.length(); i++) {
                buffer.put(string.charAt(i));
            }
        }
        return true;
    }
}

6.压缩

有时，我们可能只想从缓冲区中释放一部分数据，而不是全部，然后重新填充，为了实现这一点，未读的数据元素需要下移以使第一个元素索引为0，而API对此提供了一个compact()方法，在释放缓冲区以前，可能有个缓冲区如下所示：