JAVA NIO（二） Buffer和Channel

一，基本使用

1，一个Socket连接使用一个Channel来表示，以前直接操作Socket文件描述符来对读写缓冲区操作，比如读数据到用户空间的一个byte数组，NIO中Channel对这个过程作了封装，其中用户空间的byte数组就类比Buffer。
2，Buffer用于和Channel进行交互。

Channel中的数据总是要先写入到Buffer，或从Buffer读取；
Buffer中的数据可以来源于Channel，也可以直接get和put；

3，Buffer本质上是一块可以读写的内存，被包装成NIO Buffer对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。
4，使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：

写入数据到Buffer；
调用flip()方法，切换写模式到读模式；
从Buffer中读取数据；
调用clear()方法或者compact()方法，清空缓冲区；
示例：

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("/Users/jiec/Documents/testdata/data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

// 数据写入buffer
int bytesRead = inChannel.read(buf);
while (bytesRead != -1) {
```
 // buffer转为读模式
 buf.flip();

 while (buf.hasRemaining()) {
     // 每次读一个byte
     System.out.print((char) buf.get());
 }
```
// make buffer ready for writing
buf.clear();
```
 bytesRead = inChannel.read(buf);
```
}
aFile.close();

二，Channel的类型

Java NIO的通道操作类似BIO的流，但又有些不同：

既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的读写通常是单向的；
通道可以异步地读写；
通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入；

Java NIO中最重要的通道的实现：

FileChannel：从文件中读写数据；
DatagramChannel：能通过UDP读写网络中的数据；
SocketChannel：能通过TCP读写网络中的数据；
ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel；

三，Buffer的类型

Java NIO 有以下Buffer类型

ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

代表了不同的数据类型。换句话说，就是可以通过byte、char，short，int，long，float 或 double类型来操作缓冲区中的字节。

四，Buffer的属性capacity、position、limit

position和limit的含义取决于Buffer处在读模式还是写模式。不管Buffer处在什么模式，capacity含义总是一样的。

capacity

内存块的容量。一旦Buffer满了，需要将其清空（通过读数据或者清除数据）才能继续写数据往里写数据。

position

写数据时，初始position值为0，最大可为capacity--1。
读数据时，当Buffer从写模式切换到读模式，position会被重置为0。

limit

写模式，limit表示最多能往Buffer里写多少数据。写模式下limit等于capacity。
读模式， limit表示最多能读到多少数据。因此，当切换Buffer到读模式时，limit会被设置成写模式下的position值。

五，Buffer的分配

每一个Buffer类都有一个allocate方法。
分配48字节ByteBuffer：
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
分配1024个字符的CharBuffer：
CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);
对于ByteBuffer，看下源码：

public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
    if (capacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException();
    return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
}

创建的是HeapByteBuffer，这是个位于堆区的对象，注意和MappedByteBuffer区分，后者实际存储在直接内存。
ByteBuffer分为两种，一种是堆内内存，另外一种是堆外内存。

堆外内存：使用内存映射，直接在 JVM 之外分配虚拟内存地址空间，Java 中使用 DirectByteBuffer 来实现，也就是堆外内存。
堆内内存：是在 JVM 堆上实现，Java 中使用 HeapByteBuffer 来实现，也就是堆内内存。

六，向Buffer中写数据

写数据到Buffer有两种方式：

从Channel写到Buffer；
通过Buffer的put()方法写到Buffer里；

Channel -> Buffer的例子

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.

通过put方法写Buffer的例子：

buf.put(127);

七，从Buffer中读数据

从Buffer中读取数据有两种方式：

从Buffer读取数据到Channel。
使用get()方法从Buffer中读取数据。

Buffer -> Channel的例子

int bytesWritten = inChannel.write(buf);

通过get方法读Buffer的例子：

byte aByte = buf.get();

八，Buffer的一些方法使用

1，flip()
将Buffer从写模式切换到读模式。
调用flip()方法会将position设回0，并将limit设置成之前position的值。换句话说，position现在用于标记读的位置，limit表示之前写进了多少个byte、char等，现在能读取多少个byte、char等。

2，rewind()
Buffer.rewind()将position设回0，所以你可以重读Buffer中的所有数据。limit保持不变，仍然表示能从Buffer中读取多少个元素（byte、char等）。

3，clear()和compact()
一旦读完Buffer中的数据，需要让Buffer准备好再次被写入，可以通过clear()或compact()方法来完成。

clear()方法：position=0，limit=capacity。Buffer中的数据并未清除，只是这些标记告诉我们可以从哪里开始往Buffer里写数据，写入时老数据会被覆盖。
compact()方法：将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处，然后将position设到最后一个未读元素正后面。limit属性依然像clear()方法一样，设置成capacity。Buffer写数据时，不会覆盖未读的数据。

4，mark()与reset()方法
通过调用Buffer.mark()方法，可以标记Buffer中的一个特定position。之后可以通过调用Buffer.reset()方法恢复到这个position。例如：

buffer.mark();
//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.
buffer.reset();  //set position back to mark.

5，equals()与compareTo()方法
可以使用equals()和compareTo()方法比较两个Buffer。