NIO-BufferAPI

2022-07-12 07:36:07

一 核心要素

  1. capacity （容量）；不能为负，不可更改；就是buffer的长度（buffer.length）
  2. limit （限制）；指第一个不可被读入缓冲区元素的位置；不可为负，若position大于limit，那么limit就是position；
  3. position （位置）；指下一个被读入缓冲区元素的位置；不可为负，小于limit，默认索引由0开始；
  4. mark （标记）；指在缓冲区设置标记；若调用reset()方法会回到position的位置；如果未设置mark调用reset()方法会报异常；如果positon或者limt小于mark时，mark被丢弃，其指为 -1；

各要素之间的关系：

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

二 Buffer 架构体系

Buffer 是在多线程环境下是非安全操作，如果要在多线程情况下使用通常要加锁；Buffer 和其子类都是抽象类，其不能被实例化，需通过wrap(byte[] byte)方法来构建不同的缓冲区，具体的架构体系如下：

Object (java.lang)
-->Buffer (java.nio)
---->IntBuffer (java.nio)
---->FloatBuffer (java.nio)
---->CharBuffer (java.nio)
---->DoubleBuffer (java.nio)
---->ShortBuffer (java.nio)
---->LongBuffer (java.nio)
---->ByteBuffer (java.nio)

三 Buffer 方法介绍

Buffer 的子类完全实现了其父类的方法，所以本文示例都是使用其子类举例分析；

3.1 position()

int position() 方法是返回缓冲区的位置；

 @Test
    public void testPosition(){
        byte[] bytes = {15,17,25,13,46,18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        // 获得位置
        int position = wrap.position();
        System.out.println(position);//0
        // 设置位置
        Buffer position1 = wrap.position(5);
        //[pos=5 lim=6 cap=6]
        System.out.println(position1);

    }

3.2 limit()

int limit() 返回缓冲区的限制；如果 position > limit ，position就是limit，自行验证；

@Test
    public void testLimit(){
        byte[] bytes = {15,17,25,13,46,18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        // 获得限制
        int limit = wrap.limit();
        System.out.println(limit);//6
        // 设置限制
        Buffer limit1 = wrap.limit(3);
        //[pos=0 lim=3 cap=6]
        System.out.println(limit1);
        // 输出缓冲区元素
        for (int i=0; i<bytes.length; i++){
            // 只输出 15 17 25 继续get会报 BufferUnderflowException
            System.out.println(wrap.get());
        }
    }

3.3 mark()

Buffer mark() 设置缓冲区标记；如果未设置mark调用reset()会报 InvalidMarkException 异常，自行验证；

@Test
    public void testMark() {
        byte[] bytes = {15, 17, 25, 13, 46, 18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        // 设置位置
        wrap.position(1);
        // 设置标记
        wrap.mark();
        // [pos=1 lim=6 cap=6]
        System.out.println(wrap);
        // 改变位置
        wrap.position(4);
        // 调用reset
        wrap.reset();
        //  [pos=1 lim=6 cap=6]
        System.out.println(wrap);

    }

3.4 capacity()

int capacity() 返回缓冲区的容量，不可改变；

@Test
    public void test(){

        byte[] bytes = new byte[25];
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        // 获得缓冲区容量
        int capacity = wrap.capacity();
        // 25
        System.out.println(capacity);
    }

3.5 remaining()

int remaining() 返回当前位置和限制之间的大小；即 remaining = limit - position;

@Test
    public void testRemaining() {
        byte[] bytes = {15, 17, 25, 13, 46, 18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        // 获得缓冲区的元素个数
        int remaining = wrap.remaining();
        // 6
        System.out.println(remaining);
        // 设置位置
        wrap.position(1);
        // 设置limit
        wrap.limit(5);
        // 重新获得缓冲区的元素个数
        int remaining1 = wrap.remaining();
        //4
        System.out.println(remaining1);

    }

3.6 isDirect()

abstract boolean isDirect() 判断该缓冲区是否是直接缓冲区；平常的缓冲区都是非直接缓冲区，即在jvm内部创建的缓冲区，我们调用Buffer相关的方法都会走jvm内部缓冲区，其性能不如直接缓存区快；直接缓冲区是指无需创建jvm内部缓冲区，直接跟计算级的内存空间交互，其速度较快；

    @Test
    public void testIsDirect() {
        byte[] bytes = {15, 17, 25, 13, 46, 18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        // 判断是否是直接缓冲区
        boolean direct = wrap.isDirect();
        // false
        System.out.println(direct);
        // 分配直接缓冲区
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(8);
        boolean direct1 = byteBuffer.isDirect();
        // true
        System.out.println(direct1);

    }

3.7 isReadOnly()

abstract boolean isReadOnly() 判断是否是只读缓冲区；

 @Test
    public void testIsDeadOnly() {
        byte[] bytes = {15, 17, 25, 13, 46, 18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        // 判断是否是只读缓冲区
        boolean readOnly = wrap.isReadOnly();
        // false
        System.out.println(readOnly);

    }

3.8 clean()

Buffer clear() 是还原缓冲区的初始状态，记住不是字面的意思清除缓冲区数据；

    @Test
    public void testClean() {
        byte[] bytes = {15, 17, 25, 13, 46, 18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        wrap.position(2);
        wrap.limit(5);
        // [pos=2 lim=5 cap=6]
        System.out.println(wrap);
        // 还原缓冲区状态
        wrap.clear();
        // [pos=0 lim=6 cap=6]
        System.out.println(wrap);

    }

其主要使用于重新写入数据至缓冲区；通常在通道read，put 操作之前调用为了填充缓冲区；

示例：

    @Test
    public void testClean2() {
        CharBuffer wrap = CharBuffer.allocate(24);
        wrap.put("youku1327");
        wrap.clear();
        wrap.put("知识追寻者");
        wrap.rewind();
        for (int i=0; i<wrap.limit();i++){
            //知识追寻者1327    
            System.out.print(wrap.get());
        }

    }

源码：

    public final Buffer clear() {
        // 位置清0
        position = 0;
        // 调整限制等于容量
        limit = capacity;
        // 标记调整为默认值
        mark = -1;
        return this;
    }

3.9 flip()

Buffer flip() 翻转缓冲区；不是字面意思上的将缓冲区的数据倒转，是指截取的意思；将限制设置为位置所在的当前值，将位置清0，如果有定义标记，则抛弃标记；

源码：

    public final Buffer flip() {
    // 将限制设置当前位置的值
        limit = position;
        // 位置清 0
        position = 0;
        // 抛弃标记
        mark = -1;
        return this;
    }

示例：

    @Test
    public void testFilp() {
        byte[] bytes = {15, 17, 25, 13, 46, 18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        wrap.position(2);
        wrap.mark();
        // 翻转前 [pos=2 lim=6 cap=6]
        System.out.println(wrap);
        // 翻转
        wrap.flip();
        // 反正后 [pos=0 lim=2 cap=6]
        System.out.println(wrap);
        // 输出缓冲区元素
        for (int i=0; i<wrap.limit(); i++){
            // 15 17
            System.out.println(wrap.get());
        }

    }

其通常在一系列 通道 put 或者 read 操作之后调用此方法为通道的write或者 get操作做准备；

示例：

   @Test
    public void testFilp2() {
        CharBuffer wrap = CharBuffer.allocate(15);
        wrap.put("公众号:知识追寻者");
        // 翻转
        wrap.flip();
        for (int i=0; i<wrap.limit(); i++){
            // 公众号:知识追寻着
            System.out.print(wrap.get());
        }
    }

3.10 hasArray()

abstract boolean hasArray() 判断底层是否支持数组的实现；

    @Test
    public void testHasArray(){
        // 间接缓存
        ByteBuffer allocate = ByteBuffer.allocate(10);
        boolean hasArray = allocate.hasArray();
        // true
        System.out.println(hasArray);
        // 直接缓存
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(10);
        boolean hasArray1 = byteBuffer.hasArray();
        // false
        System.out.println(hasArray1);

    }

3.11 hasRemaining()

boolean hasRemaining() 判断 limit 和 position直接是否有元素；经常使用于缓冲区读取数据；

   @Test
    public void testHasRemaining(){
        byte[] bytes = {15, 17, 25, 13, 46, 18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        while (wrap.hasRemaining()){
            // 15 17 25 13 46 18
            System.out.println(wrap.get());
        }
    }

3.12 rewind()

Buffer rewind() 重绕缓冲区；其通常在通道write 或者 get 操作之前调用，为了重新读取数据；注意其限制不变；

源码：

public final Buffer rewind() {
    // 位置设置为0
        position = 0;
        // 抛弃标记
        mark = -1;
        return this;
    }

示例：

 @Test
    public void testRewind(){
        byte[] bytes = {15, 17, 25, 13, 46, 18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        while (wrap.hasRemaining()){
            // 15 17 25 13 46 18
            System.out.println(wrap.get());
        }
        // 重绕缓冲区
        wrap.rewind();
        while (wrap.hasRemaining()){
            // 15 17 25 13 46 18
            System.out.println(wrap.get());
        }
    }

3.13 arrayOffset()

abstract int arrayOffset() 返回写入缓冲区第一个元素的偏移，可选操作；

     @Test
    public void testOffset(){
        byte[] bytes = {15, 17, 25, 13, 46, 18};
        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes);
        // 获得偏移
        int arrayOffset = wrap.arrayOffset();
        // 0
        System.out.println(arrayOffset);
    }

源码：

 public final int arrayOffset() {
        if (hb == null)
            throw new UnsupportedOperationException();
        if (isReadOnly)
            throw new ReadOnlyBufferException();
        return offset;
    }

final int offset;

NIO-BufferAPI

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