Java Nio 的Buffer和优缺点

时间:2022-07-12 21:15:09

Java Nio 的Buffer

在数据传输的时候,我们会用到缓冲区。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。Java的NIO 为我们提供了原生的八种缓冲区实现,对应着Java 的七种基本类型和MappedByteBuffer。

Java NIO 有以下Buffer类型

  • ByteBuffer
  • MappedByteBuffer
  • CharBuffer
  • DoubleBuffer
  • FloatBuffer
  • IntBuffer
  • LongBuffer
  • ShortBuffer

Java中的这些Buffer已经足够我们使用,但是这些确实基本的操作,在复杂的应用的时候就需要我们自己去封装。由此我们可以知道netty为什么对java 的nio进行封装了。

  1. 原生的Buffer,在创建缓存区的时候分指定分配的空间。一旦创建,就不能动态的扩展。
  2. 原生的Buffer中只有一个位置标记位,我们能修改通过操作这个标记为来实现访问和存取容易出错。
  3. Buffer简单功能的函数,需要我们自己实现复杂函数。

操作位置的函数

对缓冲区的读写操作首先要知道缓冲区的下限、上限和当前位置。下面这些变量的值对Buffer类中的某些操作有着至关重要的作用:

  1. limit:所有对Buffer读写操作都会以limit变量的值作为上限。
  2. position:代表对缓冲区进行读写时,当前游标的位置。
  3. capacity:代表缓冲区的最大容量(一般新建一个缓冲区的时候,limit的值和capacity的值默认是相等的)。

clear方法将缓冲区清空,一般是在重新写缓冲区时调用。

public final Buffer clear() {
position = 0; //重置当前读写位置
limit = capacity;
mark = -1; //取消标记
return this;
}

反转缓冲区。首先将限制设置为当前位置,然后将位置设置为 0。通常情况下,在准备从缓冲区中读取数据时调用flip方法。

public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}

使缓冲区为重新读取已包含的数据做好准备:它使限制保持不变,将位置设置为 0。

public final Buffer rewind() {
position = 0;
mark = -1;
return this;
}

以上三种方法均使用final修饰,java.nio.Buffer的所有子类均使用同一种flip、clear和rewind机制。

这三个方法在源码上就对缓冲区的数据不进行任何修改。

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。

其他函数

  1. Buffer的分配

    每一个Buffer类都有一个allocate方法。ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

  2. 向Buffer中写数据

    写数据到Buffer有两种方式:

    1. 从Channel写到Buffer。int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
    2. 通过Buffer的put()方法写到Buffer里。buf.put(127);
  3. 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。int bytesWritten = inChannel.write(buf);
    2. 使用get()方法从Buffer中读取数据。byte aByte = buf.get();
  4. mark()与reset()方法

    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。

  5. equals()与compareTo()方法

    可以使用equals()和compareTo()方法比较两个Buffer。

  6. equals()

    当满足下列条件时,表示两个Buffer相等:

    1. 有相同的类型(byte、char、int等)。
    2. Buffer中剩余的byte、char等的个数相等。
    3. Buffer中所有剩余的byte、char等都相同。
      如你所见,equals只是比较Buffer的一部分,不是每一个在它里面的元素都比较。实际上,它只比较Buffer中的剩余元素。
  7. compareTo()方法

    compareTo()方法比较两个Buffer的剩余元素(byte、char等), 如果满足下列条件,则认为一个Buffer“小于”另一个Buffer:

    1. 第一个不相等的元素小于另一个Buffer中对应的元素 。
    2. 所有元素都相等,但第一个Buffer比另一个先耗尽(第一个Buffer的元素个数比另一个少)。

应用举例

public static void main(String[] args) throws IOException {
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("input/input.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

//create buffer with capacity of 48 bytes
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
while (bytesRead != -1) {

buf.flip(); //make buffer ready for read

while(buf.hasRemaining()){
System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time
}
System.out.println("bytesRead = " + bytesRead);

buf.clear();//make buffer ready for writing
bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();
}

参考资料:
网上资料
备注:
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作者:WSYW126