【NIO】学习系列（一）Buffer

桃扇骨 2022-12-10 07:22 135阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  1.NIO概念
 *  2.Buffer类
 *  3.API部分

# 1.NIO概念 #

> 我们知道常见的IO是阻塞的且效率低下的，为了解决这个问题引入了NIO，NIO在IO的基础上使用了cha\[\] 、byte\[\]进行了封装，采用ByteBuffer类来操作数据，而且针对File和Socket的channel，使用同步非阻塞实现高性能处理。网上一大堆，这里不做过多阐述

# 2.Buffer类 #

buffer类是一个抽象类已知子类（除了boolean类型，其他基本类型都有对应的buffer）  
StringBuffer在NIO没有涉及，字符缓冲可用CharBuffer来做。  
**ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer**

> 在NIO中并不是直接操作数据的而是操作的缓冲区。进行CRUD都是操作缓冲区，数据的操作是否正确与缓冲区的操作是否得当有很大关系。  
> 在使用传统的IO时，我们通常使用byte\[\]、或char\[\]来提升性能，但是数组的API很少，对于大多数功能使用数据无法达到，这里引入的Buffer类。

# 3.API部分 #

> 在Nio技术的缓冲区中，存在4个核心技术点，分别是：
> 
>  *  capacity 容量
>  *  limit 限制
>  *  position 位置
>  *  mark 标记
> 
> 这四个值的大小关系如下
> 
> 0 ≤ mark ≤ position ≤ limit ≤ capacity

**capacity介绍**

> 他表示缓冲区包含元素的数量，
> 
> capacity不能为负数，且不能更改。
> 
> int capacity()返回缓冲区容量。  
> 通过byteBuffer来进行介绍其代码如下所示：

public static void main(String[] args) { 
            byte[] bytes = new byte[]{ 1, 2, 3, 4,5};
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(bytes);
            System.out.println(byteBuffer.capacity());
        }

源码简单分析，如下所示：  
在第一步我们在调用的时候其实调用的是ByteBuffer类的wrap方法，而其实在ByteBuffer类的方法中，拿到HeapByteBuffer子类对象-》这个子类对象负责后续工作。其后续工作就是第三步有调用了super方法，将数组的值传递了过来，**此时的capacity的值就是数组的长度**  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDQ2NzI1MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
**limit介绍**

**注意：创建buffer时默认limt和capacity是相等的，也就是说没有限制**

**注意：当limt < mark时则丢弃mark的值**

int limit();//返回当前限制下标
    Buffer limit(int size);//设置限制的下标

> 限制存放数据的下标，例如 limit(2)那么从下标为2开始就会不允许存放数据了。  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDQ2NzI1MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

**position介绍**

> position表示指向缓冲区下标的指针，当put时position会自增，当get时缓冲区也会自增，如果mark大于position那么就丢弃当前mark的值。

int position();//返回指针在缓冲区的位置
    Buffer position(int position);//设置指针在缓冲区的位置

可以设置和获取position其代码如下所示

@Test
    public void test2(){ 
        char[] chars = new char[]{ '1','2','3','4'};
        CharBuffer buffer = CharBuffer.wrap(chars);
        System.out.println("position => "+buffer.position());
        buffer.position(2);
        buffer.put("d");
        System.out.println("position => "+buffer.position());
        for (int i = 0; i< chars.length;i++){ 
            System.out.println(chars[i]);
        }
    }

**注意：当设置了position之后又设置了limit，且position > limit 此时会发生什么？**

1.当先设置position = 3后设置limit = 2时

> 此时会将limit的值赋值给position，因为在设置limit的时候会有判断，是不是position > limit

![在这里插入图片描述][20201010095757323.png_pic_center]

2.当先设置limit = 2,position=3时

> 直接报错，因为在设置position的时候会抛出异常  
> ![在这里插入图片描述][20201010095757323.png_pic_center]

**int remaining()方法**

> 此方法会返回空闲（没被占用）空间大小，其实就是limit - position

@Test
    public void test3(){ 
        float[] floats = new float[]{ 1.1f,1.2f,1.3f,1.4f,1.5f};
        FloatBuffer floatBuffer = FloatBuffer.wrap(floats);
        floatBuffer.put(1.11f);
        System.out.println(floatBuffer.remaining());
        floatBuffer.put(1.22f);
        System.out.println(floatBuffer.remaining());
    }

**mark介绍**

方法如下

Buffer mark();

> mark的作用是做一个标记，相当于一个传送标记，下次我调用的reset时会传送到这，将position设置为这个位置。要注意：mark不能设置副值，且当mark的值大于position时就失效了会被重置为-1。

测试代码如下

@Test
    public void test4(){ 
        char[] chars = new char[]{ '1','2','3','4','5','6'};
        CharBuffer charBuffer = CharBuffer.wrap(chars);
        charBuffer.put('d');
        charBuffer.put('o');
        System.out.println("position -> "+charBuffer.position());
        charBuffer.mark();
        charBuffer.get();
        charBuffer.position(1);
        charBuffer.reset();
        charBuffer.put("n");
        charBuffer.put('g');
        System.out.println("position -> "+charBuffer.position());
        charBuffer.reset();
        System.out.println("position -> "+charBuffer.position());
    }

**isReadOnly()判断只读**

boolean isReadOnly();//查看此缓冲区是否是只读缓冲区

**isDirect()直接缓冲区**

boolean isDirect();//判断缓冲区是否是直接缓冲区

什么是非直接缓冲区？

> 如下，在ByteBuffer操作硬盘的数据时，是与中间缓冲区进行读写操作，这样会造成软件运行效率低下，内存占用增加。，使用非直接缓冲区可以解决这个弊端，ByteBuffer直接与硬盘进行数据交换，增加程序运行效率。  
> ![在这里插入图片描述][20201010100100775.png_pic_center]

直接缓冲区如下所示  
![在这里插入图片描述][20201010100028361.png_pic_center]

创建非直接缓冲区？

> 使用 allocate(int capacity)方法来创建

@Test
    public void test5(){ 
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
        System.out.println(buffer.isDirect());
    }

**clear() 还原缓冲区的状态**

**注意：clear无法清除数据，只是还原limit，position，mark而已，不过下次put数据会覆盖以前数据。**

> 将缓冲区的状态还原，limit设置为capacity的大小，position设置为0，mark标记丢弃，所有一切都还原

final Buffer clear();

**flip() 对缓冲区进行反转**

> 当向缓冲区读取数据之后再想读取数据就是使用flip的最佳方式

final buffer flip();//对缓冲区进行反转。

> 1.设置limit为当前位置
> 
> 2.将position初始化
> 
> 3.丢弃mark  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDQ2NzI1MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

测试代码如下所示

@Test
    public void test6(){ 
        int[] ints = new int[]{ 0,1,2,3,4,5,6,7};
        IntBuffer buffer = IntBuffer.wrap(ints);
        buffer.put(11);
        buffer.put(22);
        buffer.put(33);
        System.out.println("转换前 position -> "+buffer.position()+" limit -> "+ buffer.limit());
        buffer.flip();
        System.out.println("转换后 position -> "+buffer.position()+" limit -> "+ buffer.limit());
        while(buffer.hasRemaining()){ 
            System.out.println(buffer.get());
        }
    }

**hasArray()判断是否有底层实现的数组**

final boolean hasArray();//
    //源码如下

![在这里插入图片描述][20201010100418111.png_pic_center]  
**重绕缓冲区**

将位置position设置为0并丢弃标记

rewind方法常在重新读取数据时使用

注意：他和clear()、flip()有区别

> clear()意味着还原一切状态
> 
> flip()相当于substring截取，将list赋值为position将position置位0，丢弃mark
> 
> 而rewind()意思是重新读取，重新写入时使用，他不会改变limit的值

final buffer rewind();//

测试代码如下，当调用rewind()此时position会被置为0

@Test
    public void test8(){ 
        IntBuffer buffer = IntBuffer.wrap(new int[]{ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7});
        buffer.put(10);
        buffer.put(20);
        buffer.put(30);
        buffer.put(40);
        System.out.println(buffer.position());
        buffer.rewind();
        System.out.println(buffer.position());
    }

**获得偏移量**

> 返回buffer中实现的数组的第一个数据的偏移量
> 
> 子类可以不需要添加offset的值，默认为0

final int arryOffset();

如下代码所示，以下的offset都为0，不为0的情况后续在学习

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDQ2NzI1MQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/ecf26148ab404bc19a5ee3eaec8bb5b0.png
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[20201010095757323.png_pic_center]: /images/20221123/cf836b47a4f84c47b653e7aefc3a89c1.png
[20201010100100775.png_pic_center]: /images/20221123/6cc6f6aa214a496d9b395f78b63d074d.png
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