當我們需要與 NIO Channel 進行交互時, 我們就需要使用到 NIO Buffer, 即數(shù)據(jù)從 Buffer讀取到 Channel 中, 并且從 Channel 中寫入到 Buffer 中。緩沖區(qū)本質上是一塊可以寫入數(shù)據(jù)，然后可以從中讀取數(shù)據(jù)的內存。這塊內存被包裝成NIO Buffer對象，并提供了一組方法，用來方便的訪問該塊內存。

緩沖區(qū)基礎

Buffer 類型有:

緩沖區(qū)是包在一個對象內的基礎數(shù)據(jù)的數(shù)組，Buffer類相比一般簡單數(shù)組而言其優(yōu)點是將數(shù)據(jù)的內容和相關信息放在一個對象里面，這個對象提供了處理緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的豐富的API。

所有緩沖區(qū)都有4個屬性：capacity、limit、position、mark，并遵循：capacity>=limit>=position>=mark>=0，下面是對這4個屬性的解釋：

• Capacity:     容量，即可以容納的最大數(shù)據(jù)量；在緩沖區(qū)創(chuàng)建時被設定并且不能改變
• Limit:           上界，緩沖區(qū)中當前數(shù)據(jù)量
• Position:      位置，下一個要被讀或寫的元素的索引
• Mark:           標記，調用mark()來設置mark=position，再調用reset()可以讓position恢復到標記的位置即position=mark
  

我們通過一個簡單的操作流程來說明buffer的使用，下圖是新創(chuàng)建的容量為10的緩沖區(qū)邏輯視圖：

然后進行5次調用put：

buffer.put((byte)'A').put((byte)'B').put((byte)'C').put((byte)'D').put((byte)'E')

5次調用put之后的緩沖區(qū)為：

現(xiàn)在緩沖區(qū)滿了，我們必須將其清空。我們想把這個緩沖區(qū)傳遞給一個通道，以使內容能被全部寫出，但現(xiàn)在執(zhí)行get()無疑會取出未定義的數(shù)據(jù)。我們必須將 posistion設為0，然后通道就會從正確的位置開始讀了，但讀到哪算讀完了呢？這正是limit引入的原因，它指明緩沖區(qū)有效內容的未端。這個操作 在緩沖區(qū)中叫做翻轉：buffer.flip()。

Buffer的基本用法

使用Buffer讀寫數(shù)據(jù)一般遵循以下四個步驟：

1. 寫入數(shù)據(jù)到Buffer
2. 調用flip()方法
3. 從Buffer中讀取數(shù)據(jù)
4. 調用clear()方法或者compact()方法
   

當向buffer寫入數(shù)據(jù)時，buffer會記錄下寫了多少數(shù)據(jù)。

一旦要讀取數(shù)據(jù)，需要通過flip()方法將Buffer從寫模式切換到讀模式。在讀模式下，可以讀取之前寫入到buffer的所有數(shù)據(jù)。

一旦讀完了所有的數(shù)據(jù)，就需要清空緩沖區(qū)，讓它可以再次被寫入。有兩種方式能清空緩沖區(qū)：調用clear()或compact()方法。clear()方法會清空整個緩沖區(qū)。compact()方法只會清除已經(jīng)讀過的數(shù)據(jù)。任何未讀的數(shù)據(jù)都被移到緩沖區(qū)的起始處，新寫入的數(shù)據(jù)將放到緩沖區(qū)未讀數(shù)據(jù)的后面。

下面我們看一段程序來看一下Buffer的基本用法：

public static void readFile(String fileName) {
   RandomAccessFile aFile = null;
   try {
    //文件流
    aFile = new RandomAccessFile(fileName, "rw");
    //將文件輸入到管道
     FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
    //為buffer分配1024個字節(jié)大小的空間
     ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
    //將buffer中的內容讀取到管道中
     int bytesRead = inChannel.read(buf);
     while (bytesRead != -1) {
       //反轉buffer，將寫模式改為讀模式
       buf.flip();
       while (buf.hasRemaining()) {
        //獲取buffer中的數(shù)據(jù)
        System.out.print((char) buf.get());
       }
      //將上次分配的1024字節(jié)的內容清空，為下次接收做準備
       buf.clear();
      //管道重新讀取buffer中的內容
       bytesRead = inChannel.read(buf);
     }
     aFile.close();
   } catch (Exception e) {
     e.printStackTrace();
   }
 }

字節(jié)緩沖區(qū)

我們將進一步觀察字節(jié)緩沖區(qū)。所有的基本數(shù)據(jù)類型都有相應的緩沖區(qū)類（布爾型除外），但字節(jié)緩沖區(qū)有自己的獨特之處。字節(jié)是操作系統(tǒng)及其I/O設備使用的基本數(shù)據(jù)類型。當在JVM和操作系統(tǒng)間傳遞數(shù)據(jù)時，將其他的數(shù)據(jù)類型拆分成構成它們的字節(jié)是十分必要的。如我們在后面的章節(jié)中將要看到的那樣，系統(tǒng)層次的I/O面向字節(jié)的性質可以在整個緩沖區(qū)的設計以及它們互相配合的服務中感受到。

直接緩沖區(qū)

我們知道操作系統(tǒng)是在內存中進行I/O操作，這些內存區(qū)域，就操作系統(tǒng)方面而言，是相連的字節(jié)序列。于是，毫無疑問，只有字節(jié)緩沖區(qū)有資格參與I/O操作。即操作系統(tǒng)會直接存取進程，那么我們現(xiàn)在在JVM中進行操作，java中的內存空間是由JVM直接進行管理，但是在JVM中，字節(jié)數(shù)組可能不會在內存中連續(xù)存儲，或者無用存儲單元收集可能隨時對其進行移動，這就不能保證I/O操作的目標是連續(xù)的。

出于這一原因，引入了直接緩沖區(qū)的概念。直接緩沖區(qū)被用于與通道和固有I/O例程交互。它們通過使用固有代碼來告知操作系統(tǒng)直接釋放或填充內存區(qū)域，對用于通道直接或原始存取的內存區(qū)域中的字節(jié)元素的存儲盡了最大的努力。

直接字節(jié)緩沖區(qū)通常是I/O操作最好的選擇。在設計方面，它們支持JVM可用的最高效I/O機制。非直接字節(jié)緩沖區(qū)可以被傳遞給通道，但是這樣可能導致性能損耗。通常非直接緩沖不可能成為一個本地I/O操作的目標。如果您向一個通道中傳遞一個非直接ByteBuffer對象用于寫入，通道可能會在每次調用中隱含地進行下面的操作：

1. 創(chuàng)建一個臨時的直接ByteBuffer對象。
2. 將非直接緩沖區(qū)的內容復制到臨時緩沖中。
3. 使用臨時緩沖區(qū)執(zhí)行低層次I/O操作。
4. 臨時緩沖區(qū)對象離開作用域，并最終成為被回收的無用數(shù)據(jù)。
   

視圖緩沖區(qū)

就像我們已經(jīng)討論的那樣，I/O基本上可以歸結成組字節(jié)數(shù)據(jù)的四處傳遞。在進行大數(shù)據(jù)量的I/O操作時，很又可能你會使用各種ByteBuffer類去讀取文件內容，接收來自網(wǎng)絡連接的數(shù)據(jù)，等等。一旦數(shù)據(jù)到達了你的ByteBuffer，您就需要查看它以決定怎么做或者在將它發(fā)送出去之前對它進行一些操作。ByteBuffer類提供了豐富的API來創(chuàng)建視圖緩沖區(qū)。

視圖緩沖區(qū)通過已存在的緩沖區(qū)對象實例的工廠方法來創(chuàng)建。這種視圖對象維護它自己的屬性，容量，位置，上界和標記，但是和原來的緩沖區(qū)共享數(shù)據(jù)元素。但是ByteBuffer類允許創(chuàng)建視圖來將byte型緩沖區(qū)字節(jié)數(shù)據(jù)映射為其它的原始數(shù)據(jù)類型。例如，asLongBuffer()函數(shù)創(chuàng)建一個將八個字節(jié)型數(shù)據(jù)當成一個long型數(shù)據(jù)來存取的視圖緩沖區(qū)。

但是使用視圖緩沖區(qū)的話，一旦ByteBuffer對于視圖的維護對象產(chǎn)生非常規(guī)行的使用，那么對于工廠方法創(chuàng)建的緩沖區(qū)而言，asLongBuffer()函數(shù)就不在使用這個視窗，那么這個8字節(jié)的數(shù)據(jù)當成一個long類型的數(shù)據(jù)類型來存取的數(shù)據(jù)視圖。

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