NIO核心一: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 主要用于与 NIO 通道进行 交互,数据是从通道读入缓冲区,从缓冲区写入通道中的
Buffer 类及其子类
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 ,有以下 Buffer 常用子类:
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ByteBuffer
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CharBuffer
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ShortBuffer
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IntBuffer
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LongBuffer
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FloatBuffer
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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
缓冲区的基本属性
Buffer 中的重要概念:
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容量 (capacity) :作为一个内存块,Buffer具有一定的固定大小,也称为"容量",缓冲区容量不能为负,并且创建后不能更改。
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限制 (limit):表示缓冲区中可以操作数据的大小(limit 后数据不能进行读写)。缓冲区的限制不能为负,并且不能大于其容量。 写入模式,限制等于buffer的容量。读取模式下,limit等于写入的数据量。
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位置 (position):下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为 负,并且不能大于其限制
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标记 (mark)与重置 (reset):标记是一个索引,通过 Buffer 中的 mark() 方法 指定 Buffer 中一个特定的 position,之后可以通过调用 reset() 方法恢复到这 个 position. 标记、位置、限制、容量遵守以下不变式: 0 <= mark <= position <= limit <= capacity
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图示:
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Buffer常见方法
Buffer clear() 清空缓冲区并返回对缓冲区的引用 Buffer flip() 为 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
缓冲区的数据操作
Buffer 所有子类提供了两个用于数据操作的方法:get()put() 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)
使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤:
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1.写入数据到Buffer
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2.调用flip()方法,转换为读取模式
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3.从Buffer中读取数据
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4.调用buffer.clear()方法或者buffer.compact()方法清除缓冲区
案例演示
public class TestBuffer { @Test public void test3(){ //分配直接缓冲区 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024); System.out.println(buf.isDirect()); } @Test public void test2(){ String str = "chihsien"; ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); buf.put(str.getBytes()); buf.flip(); byte[] dst = new byte[buf.limit()]; buf.get(dst, 0, 2); System.out.println(new String(dst, 0, 2)); System.out.println(buf.position()); //mark() : 标记 buf.mark(); buf.get(dst, 2, 2); System.out.println(new String(dst, 2, 2)); System.out.println(buf.position()); //reset() : 恢复到 mark 的位置 buf.reset(); System.out.println(buf.position()); //判断缓冲区中是否还有剩余数据 if(buf.hasRemaining()){ //获取缓冲区中可以操作的数量 System.out.println(buf.remaining()); } } @Test public void test1(){ String str = "itheima"; //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()); } ? }
直接与非直接缓冲区
什么是直接内存与非直接内存
根据官方文档的描述:
byte buffer
可以是两种类型,一种是基于直接内存(也就是非堆内存);另一种是非直接内存(也就是堆内存)。对于直接内存来说,JVM将会在IO操作上具有更高的性能,因为它直接作用于本地系统的IO操作。而非直接内存,也就是堆内存中的数据,如果要作IO操作,会先从本进程内存复制到直接内存,再利用本地IO处理。
从数据流的角度,非直接内存是下面这样的作用链:
本地IO-->直接内存-->非直接内存-->直接内存-->本地IO
而直接内存是:
本地IO-->直接内存-->本地IO
很明显,在做IO处理时,比如网络发送大量数据时,直接内存会具有更高的效率。直接内存使用allocateDirect创建,但是它比申请普通的堆内存需要耗费更高的性能。不过,这部分的数据是在JVM之外的,因此它不会占用应用的内存。所以呢,当你有很大的数据要缓存,并且它的生命周期又很长,那么就比较适合使用直接内存。只是一般来说,如果不是能带来很明显的性能提升,还是推荐直接使用堆内存。可通过调用其 isDirect() 方法来确定字节缓冲区是直接缓冲区还是非直接缓冲区。
直接缓冲区使用场景
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1 有很大的数据需要存储,它的生命周期又很长
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2 适合频繁的IO操作,比如网络并发场景