Java NIO (二) 缓冲区(Buffer)

缓冲区(Buffer):一个用于特定基本数据类型的容器,由 java.nio 包定义的,所有缓冲区都是 Buffer 抽象类的子类。

Java NIO 中的Buffer 主要用于和NIO中的通道(Channel)进行交互, 数据从通道(Channel)读入缓冲区(Buffer)或者从缓冲区(Buffer)写入通道(Channel)。如下,我画的一个简图,Chanenl直接和数据源或者目的位置接触,Buffer作为中介这,从一个Channel中读取数据,然后将数据写入另一个Channel中。

 

Buffer 就像一个数组,可以保存多个相同类型的数据。根据数据类型不同(boolean 除外) ,有以下 Buffer 常用子类:

   ByteBuffer
   CharBuffer
   ShortBuffer
   IntBuffer
   LongBuffer
   FloatBuffer
   DoubleBuffer
上述 Buffer 类 他们都采用相似的方法进行管理数据,只是各自管理的数据类型不同而已。都是通过如下方法获取一个 Buffer对象:
     static XxxBuffer allocate(int capacity) : 创建一个容量为capacity 的 XxxBuffer 对象 ,如下创建了一个容量为1024的ByteBuffer 。

   ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

前面说Buffer就像一个数据,实质Buffer的内部存放数据的就是一个对应类型的数组,如下看源码:

其他类型的Buffer类似。

Buffer的几个主要属性:

  position : 下一个要读取或者写入数据的索引,其值不能为负不能大于limit。

  limit : 第一个不应该读取或者写入数据的索引,即位于limit的数据不可读写,其值不能为负不能大于总容量。

  capacity : 创建Buffer的最大容量,不能为负值,创建后不能修改。

  如下图超类变量的定义:

 

1. 如下创建一个容量为 10 的Buffer (下标为 1-9 ,下标为10的不在Buffer容量中):

  

position : 0

    capacity :10

    limit :10

 2. 向上图中的Buffer写入五个元素后:

  

    position : 5

    capacity :10

    limit :10

  3. 使用 buffer.flip()函数转换为读模式后:

 

   position : 5

   capacity :10

   limit :10

mark 为标记一个操作过了的位置。

  所以有: mark <= position <= limit <= capacity

Buffer的几个常用函数:

   Buffer clear() :清空缓冲区并返回对缓冲区的引用

   Buffer flip():将缓冲区的界限设置为当前位置,并将当前位置充值为 0

   int capacity():返回 Buffer 的 capacity 大小

   boolean hasRemaining():判断缓冲区中是否还有元素

   int limit():返回 Buffer 的界限(limit) 的位置  

   Buffer limit(int n):将设置缓冲区界限为 n, 并返回一个具有新 limit 的缓冲区对象

   Buffer mark():对缓冲区设置标记

   int position():返回缓冲区的当前位置 position

   Buffer position(int n):将设置缓冲区的当前位置为 n , 并返回修改后的 Buffer 对象

   int remaining():返回 position 和 limit 之间的元素个数

   Buffer reset() :将位置 position 转到以前设置的mark 所在的位置

   Buffer rewind():将位置设为为 0, 取消设置的 mark

 下面用一段代码来看各个方法调用后,position,capacity,limit的变化:

public class BufferTest {

    @Test
    public void test(){
        String str = "abcde";

        //1. 分配一个指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

        System.out.println("-----------------allocate()----------------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

        //2. 利用 put() 存入数据到缓冲区中
        buf.put(str.getBytes());

        System.out.println("-----------------put()----------------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

        //3. 切换读取数据模式
        buf.flip();

        System.out.println("-----------------flip()----------------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

        //4. 利用 get() 读取缓冲区中的数据
        byte[] dst = new byte[buf.limit()];
        buf.get(dst);
        System.out.println(new String(dst, 0, dst.length));

        System.out.println("-----------------get()----------------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

        //5. rewind() : 可重复读
        buf.rewind();

        System.out.println("-----------------rewind()----------------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

        //6. clear() : 清空缓冲区. 但是缓冲区中的数据依然存在,但是处于“被遗忘”状态
        buf.clear();

        System.out.println("-----------------clear()----------------");
        System.out.println(buf.position());
        System.out.println(buf.limit());
        System.out.println(buf.capacity());

        System.out.println((char)buf.get());

    }

}

运行结果:

-----------------allocate()----------------
0
1024
1024
-----------------put()----------------
5
1024
1024
-----------------flip()----------------
0
5
1024
abcde
-----------------get()----------------
5
5
1024
-----------------rewind()----------------
0
5
1024
-----------------clear()----------------
0
1024
1024
a

 

Buffer的存取方法:

  获取 Buffer 中的数据

     get() :读取单个字节

     get(byte[] dst):批量读取多个字节到 dst 中

   get(int index):读取指定索引位置的字节(不会移动 position)

  

   放入数据到 Buffer 中

   put(byte b):将给定单个字节写入缓冲区的当前位置

   put(byte[] src):将 src 中的字节写入缓冲区的当前位置

   put(int index, byte b):将指定字节写入缓冲区的索引位置(不会移动 position)

非直接缓冲和直接缓冲区(对于字节缓冲区而言)

   1. 非直接缓冲区

    ByteBuffer  buf =  ByteBuffer.allocate(1024);

   2. 直接缓冲区

    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);

① 字节缓冲区要么是直接的,要么是非直接的。如果为直接字节缓冲区,则 Java 虚拟机会尽最大努力直接在此缓冲区上执行本机 I/O 操作。也就是说,在每次调用基础操作系统的一个本机 I/O 操作之前(或之后),虚拟机都会尽量避免将缓冲区的内容复制到中间缓冲区中(或从中间缓冲区中复制内容)。   

② 直接字节缓冲区可以通过调用此类的 allocateDirect() 工厂方法来创建。此方法返回的缓冲区进行分配和取消分配所需成本通常高于非直接缓冲区。直接缓冲区的内容可以驻留在常规的垃圾回收堆之外,因此,它们对应用程序的内存需求量造成的影响可能并不明显。所以,建议将直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本机 I/O 操作影响的大型、持久的缓冲区。一般情况下,最好仅在直接缓冲区能在程序性能方面带来明显好处时分配它们。

③ 直接字节缓冲区还可以通过FileChannel 的 map() 方法 将文件区域直接映射到内存中来创建。该方法返回MappedByteBuffer 。Java 平台的实现有助于通过 JNI 从本机代码创建直接字节缓冲区。如果以上这些缓冲区中的某个缓冲区实例指的是不可访问的内存区域,则试图访问该区域不会更改该缓冲区的内容,并且将会在访问期间或稍后的某个时间导致抛出不确定的异常。

④字节缓冲区是直接缓冲区还是非直接缓冲区可通过调用其 isDirect() 方法来确定。提供此方法是为了能够在性能关键型代码中执行显式缓冲区管理。

参考资料:李贺飞 老师的视频教程

时间: 2024-11-08 22:08:49

Java NIO (二) 缓冲区(Buffer)的相关文章

NIO系列——缓冲区(Buffer)

Java NIO系统的核心在于: 通道(Channel)和缓冲区(Buffer).通道表示打开到 IO 设备(例如:文件.套接字)的连接. 若需要使用 NIO 系统,需要获取用于连接 IO 设备的通道以及用于容纳数据的缓冲区. 然后操作缓冲区,对数据进行处理. 简而言之,Channel 负责传输, Buffer 负责存储 概念: 缓冲区(Buffer):在 Java NIO 中负责数据的存取.缓冲区就是数组.用于存储不同数据类型的数据 一个用于特定基本数据类型的容器.由 java.nio 包定义

Java NIO中的Buffer 详解

Java NIO中的Buffer用于和NIO通道进行交互.如你所知,数据是从通道读入缓冲区,从缓冲区写入到通道中的.缓冲区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. Buffer的基本用法使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤: 写入数据到Buffer    调用flip()方法    从Buffer中读取数据    调用clear()方法或者compact()方法 当向buffer写入数据时,

java NIO中的buffer和channel

缓冲区(Buffer):一,在 Java NIO 中负责数据的存取.缓冲区就是数组.用于存储不同数据类型的数据 根据数据类型不同(boolean 除外),提供了相应类型的缓冲区:ByteBufferCharBufferShortBufferIntBufferLongBufferFloatBufferDoubleBuffer 上述缓冲区的管理方式几乎一致,通过 allocate() 获取缓冲区 二.缓冲区存取数据的两个核心方法:put() : 存入数据到缓冲区中get() : 获取缓冲区中的数据

Java NIO之缓冲区

简介 IO概念 缓冲区操作 虚拟内存 文件IO 流IO 缓冲区 Buffer属性 Buffer数据填充.翻转.释放.压缩.标记 Buffer比较 Buffer批量移动 复制缓冲区 字节缓冲区 直接缓冲区 其他缓冲区 简介 几个IO事实: 影响应用程序执行效率的限定因素,往往非处理速率,而是IO OS要移动大块数据,往往是在DMA协助下完成,而JVM的IO操作往往是小块数据,有了NIO,可改变这种情况 JDK1.4,java.nio提供了一套新的抽象用于IO处理 IO概念 缓冲区操作 进程执行IO

Java NIO学习之Buffer

Java NIO的核心部件: Buffer Channel Selector Buffer 是一个数组,但具有内部状态.如下4个索引: capacity:总容量 position:下一个要读取/写入的元素索引 limit:限制,第一个不能读取/写入的元素索引 mark:位置标记,重置position //通过调用Buffer.mark()方法,可以标记Buffer中的一个特定position.之后可以通过调用Buffer.reset()方法恢复到这个position// 0 <= mark <

Java NIO 之缓冲区

一个 Buffer 对象是固定数量的数据的容器.通道是 I/O 传输发生时通过的入口,而缓冲区是这些数据传输的来源或目标. 缓冲区基础 所有的缓冲区都具有四个属性来 供关于其所包含的数据元素的信息. capacity(容量):缓冲区能够容纳数据的最大值,创建缓冲区后不能改变. limit(上界):缓冲区的第一个不能被读或写的元素.或者,缓冲区现存元素的计数. position(位置):下一个要被读或写的元素的索引.调用 get 或 put 函数会更新. mark(标记):一个备忘位置.调用 ma

JAVA NIO(二)Channel通道

Channel概述 Channel是一个通道,可以通过它读取和写入数据,通道与流的不同之处在于通道是双向的,流是单向的:NIO中通过channel封装了对数据源的操作,通过channel 我们可以操作数据源,但又不必关心数据源的具体物理结构.在大多数应用中,channel与文件描述符或者socket是一一对应的.Channel用于在字节缓冲区和位于通道另一侧的实体(通常是一个文件或套接字)之间有效地传输数据.channel中所有数据都通过 Buffer 对象来处理.您永远不会将字节直接写入通道中

Java NIO(二)

http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-nio-zh/java-nio-scatter-gather.html 05. Java NIO Scatter / Gather Scattering read指的是从通道读取的操作能把数据写入多个buffer,也就是sctters代表了数据从一个channel到多个buffer的过程. gathering write则正好相反,表示的是从多个buffer把数据写入到一个channel中. Scatter/gat

6. 彤哥说netty系列之Java NIO核心组件之Buffer

--日拱一卒,不期而至! 你好,我是彤哥,本篇是netty系列的第六篇. 简介 上一章我们一起学习了Java NIO的核心组件Channel,它可以看作是实体与实体之间的连接,而且需要与Buffer交互,这一章我们就来学习一下Buffer的特性. 概念 Buffer用于与Channel交互时使用,通过上一章的学习我们知道,数据从Channel读取到Buffer,或者从Buffer写入Channel. Buffer本质上是一个内存块,可以向里面写入数据,或者从里面读取数据,在Java中它被包装成了

zbb20180930 java,nio直接缓冲区与非直接缓冲区别

直接缓冲区与非直接缓冲区别 分散读取与聚集写入 非直接缓冲区 通过 allocate() 方法分配缓冲区,将缓冲区建立在 JVM 的内存中! 案例展示 这里提供一个名为Python1,大小为397.1MB的zip文件: 现分别用直接缓冲区和非直接缓冲区对上面文件进行文件复制,看哪个缓冲区耗时最短,效率更高? 代码示例 public class NoStraightChannel { public static void main(String[] args) throws IOException