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NIO三大核心之缓冲区（Buffer）

缓冲区（Buffer）

基本介绍

缓冲区（Buffer）：缓冲区本质上是一个可读可写的内存块。

可以理解成一个数组，该对象提供了一组方法，可以轻松的操作内存块。

缓冲区内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。

Channel提供从网络读取数据的通道，但是读取或者写入数据都必须经过Buffer。

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Buffer常用API介绍

  1. Buffer类及其子类

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    classDiagram
    direction BT
    class Buffer
    class ByteBuffer
    class CharBuffer
    class DoubleBuffer
    class FloatBuffer
    class IntBuffer
    class LongBuffer
    class ShortBuffer

    ByteBuffer  -->  Buffer 
    CharBuffer  -->  Buffer 
    DoubleBuffer  -->  Buffer 
    FloatBuffer  -->  Buffer 
    IntBuffer  -->  Buffer 
    LongBuffer  -->  Buffer 
    ShortBuffer  -->  Buffer

    如果图片无法查看，请看这里

    image-20220418174426005

    在NIO中，Buffer是一个顶层父类，他是一个抽象类。常用的缓冲区分别对应byte,char,double,float,int,long,short供7种。

  2. 缓冲区对象创建

    方法名 说明
    static ByteBuffer allocate(长度) 创建byte类型的指定长度的缓冲区
    static ByteBuffer wrap(byte[] array) 创建一个有内容的byte类型的缓冲区

    示例代码

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    /**
     * 创建缓冲区
     *
     * @name: CreateBufferDemo
     * @author: terwer
     * @date: 2022-04-18 17:38
     **/
    public class CreateBufferDemo {
        public static void main(String[] args) {
            // 1.创建一个指定长度的缓冲区，ByteBuffer为例
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(4);
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                System.out.println(byteBuffer.get());
            }

            // 在此调用会报错
            // System.out.println(byteBuffer.get());
            System.out.println("==================");
            System.out.println();

            // 2.创建一个有内容的缓冲区
            ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap("test".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            for (int i = 0; i < 4; i++) {
                System.out.println(wrap.get());
            }
        }
    }

    运行结果：

    image-20220418175149177

  3. 缓冲区对象添加数据

    方法名 说明
    Int position()/position(int newPosition) 获取当前要操作的索引/修改当前要操作的索引
    int lkimit()/limit(int newLimit) 最多能操作到哪个索引/修改最多能操作的索引位置
    int capacity() 返回缓冲区的总长度
    int remaining()/boolean hasRemaining() 还有多少能操作的索引个数/是否还能操作
    put (byte b)/put(byte[] src) 添加一个字节/添加字节数组

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    示例代码：

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    /**
     * 添加缓冲区
     *
     * @name: PutBufferDemo
     * @author: terwer
     * @date: 2022-04-18 19:27
     **/
    public class PutBufferDemo {
        public static void main(String[] args) {
            // 1.创建一个指定长度的缓冲区
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(10);
            System.out.println(byteBuffer.position());// 获取当前索引所在的位置
            System.out.println(byteBuffer.limit());// 最多能操作到哪个索引
            System.out.println(byteBuffer.capacity());// 返回缓冲区总长度
            System.out.println(byteBuffer.remaining());// 还有多少个能操作

    //        byteBuffer.position(2);
    //        byteBuffer.limit(4);
    //        System.out.println();
    //        System.out.println("============");
    //        System.out.println(byteBuffer.position());// 获取当前索引所在的位置
    //        System.out.println(byteBuffer.limit());// 最多能操作到哪个索引
    //        System.out.println(byteBuffer.capacity());// 返回缓冲区总长度
    //        System.out.println(byteBuffer.remaining());// 还有多少个能操作

            // 添加一个字节
            byteBuffer.put((byte) 97);
            System.out.println();
            System.out.println("============");
            System.out.println(byteBuffer.position());// 获取当前索引所在的位置
            System.out.println(byteBuffer.limit());// 最多能操作到哪个索引
            System.out.println(byteBuffer.capacity());// 返回缓冲区总长度
            System.out.println(byteBuffer.remaining());// 还有多少个能操作

            // 添加一个字节数组
            byteBuffer.put("test".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            System.out.println();
            System.out.println("============");
            System.out.println(byteBuffer.position());// 获取当前索引所在的位置
            System.out.println(byteBuffer.limit());// 最多能操作到哪个索引
            System.out.println(byteBuffer.capacity());// 返回缓冲区总长度
            System.out.println(byteBuffer.remaining());// 还有多少个能操作

            // 超过缓冲区长度会报错
    //        byteBuffer.put("1234567".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
    //        System.out.println();
    //        System.out.println("============");
    //        System.out.println(byteBuffer.position());// 获取当前索引所在的位置
    //        System.out.println(byteBuffer.limit());// 最多能操作到哪个索引
    //        System.out.println(byteBuffer.capacity());// 返回缓冲区总长度
    //        System.out.println(byteBuffer.remaining());// 还有多少个能操作

            // 如果缓冲区满了，可以调整position的位置，会覆盖之前对应索引的值
            byteBuffer.position(0);
            byteBuffer.put("1234567".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            System.out.println();
            System.out.println("============");
            System.out.println(byteBuffer.position());// 获取当前索引所在的位置
            System.out.println(byteBuffer.limit());// 最多能操作到哪个索引
            System.out.println(byteBuffer.capacity());// 返回缓冲区总长度
            System.out.println(byteBuffer.remaining());// 还有多少个能操作
        }
    }

  4. 缓冲区对象读取数据

    方法名 介绍
    flip() 切换读模式，limit设置position位置，position设置0
    get() 读一个字节
    get(byte[] dst) 读多个字节
    get(int index) 读指定索引的字节
    rewind() 将position设置为0，可重复读
    clear() 切换写模式，position设置为0，limit设置为capacity
    array() 将缓冲区转换成字节数组返回

    flip方法：

    image-20220418195006103

    clear方法：

    image-20220418195106115

    示例代码：

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    /**
     * 从缓冲区读取数据
     *
     * @name: GetBufferDemo
     * @author: terwer
     * @date: 2022-04-18 19:51
     **/
    public class GetBufferDemo {
        public static void main(String[] args) {
            // 1.创建一个指定长度的缓冲区
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(10);
            byteBuffer.put("0123".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            System.out.println("position:" + byteBuffer.position());
            System.out.println("limit:" + byteBuffer.limit());
            System.out.println("capacity:" + byteBuffer.capacity());
            System.out.println("remaining:" + byteBuffer.remaining());

            // 切换读模式
            System.out.println();
            System.out.println("=================");
            System.out.println("准备读数据:");
            byteBuffer.flip();
            System.out.println("position:" + byteBuffer.position());
            System.out.println("limit:" + byteBuffer.limit());
            System.out.println("capacity:" + byteBuffer.capacity());
            System.out.println("remaining:" + byteBuffer.remaining());
            for (int i = 0; i < byteBuffer.limit(); i++) {
                System.out.println(byteBuffer.get());
            }
            // 读取完毕后，继续读取会报错，超过limit
    //        System.out.println(byteBuffer.get());
            // 读取指定字节
    //        System.out.println("读取指定索引:");
    //        System.out.println(byteBuffer.get(2));

            System.out.println("读取多个字节:");
            // 重复读取
            byteBuffer.rewind();
            byte[] dst = new byte[4];
            byteBuffer.get(dst);
            System.out.println(new String(dst));

            // 将缓冲区转化为字节数组返回
            System.out.println();
            System.out.println("===========");
            System.out.println("将缓冲区转化为字节数组:");
            byte[] array = byteBuffer.array();
            System.out.println(new String(array));

            // 切换写模式，会覆盖之前所有的值
            System.out.println();
            System.out.println("================");
            System.out.println("切换写模式，覆盖之前的值:");
            byteBuffer.clear();
            byteBuffer.put("test".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
            System.out.println(new String(byteBuffer.array()));
        }
    }

    注意：

    1. capacity：容量（长度） limit：界限（最多能读/写到哪里） position：位置（读/写哪个索引）
    2. 获取缓冲区的数据之前，要先调用flip()方法，重复读需要调用rewind()方法
    3. 再次写数据之前，需要先调用clear()方法，此时数据还未消失。再次写入数据完成，数据覆盖了才会消失。

NIO三大核心之缓冲区（Buffer）

https://hexo.terwer.space/post/buffer-of-nio-three-cores.html

作者

Terwer

发布于

2022-05-04

更新于

2022-05-04

许可协议

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