Java NIO之Buffer - 技术栈

与 NIO Channel 进行交互时, 需要使用 NIO Buffer, 将数据从 Buffer读取到 Channel 或者从 Channel 中写入Buffer 中.

Buffer 类型有: ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、 IntBuffer、LongBuffer、

ShortBuffer。

Buffer类中有 limit，position，mark，capacity几个属性

capacity ：容量，表示Buffer空间大小，最多写入的单位数据。

position ：读写操作的位置指针

写模式时，表示写入的当前位置，初始值为0，从position位置开始写入，写入一个单位数据时，该值加1，最大值为capacity-1.

调用flip方法将模式转换为读模式时，position会置为0，当读取一个单位数据时，position加1

limit ：当前buffer可操作的数据量，通常小于等于容量

写模式时，表示可对buffer最多写入的数据量，写模式时，limit=capacity

读模式时，表示buffer中还有多少单位的数据可以读取

mark ：标记，是一个临时位置的引用。使用mark()方法来标记当前位置，之后用reset()可以将位置重置到标记位置

NIO Buffer 的基本方法

allocate (n)：分配Buffer内存空间，实际分配的内存空间与buffer类型有关（ n*siezeof(type))

put ():向buffer中写入数据

写数据到buff中有两种方式：

1)：int bytesRead = inChannel.read(buf); //从Channel写到Buffer.

2)：buf.put(...);

flip():Buffer 切换为读模式.

java 复制代码

// flip 方法源码  
public final Buffer flip() {
      limit = position;
      position = 0;
      mark = -1;
      return this;
 }

get ():读取一个单位的数据

clear(): 清空buffer。读完所有数据后，如需要再次写入，则需clear()来清空buffer，但其中数据并未被真实清除，而只是告诉我们从哪里开始往buffer中写入数据

java 复制代码

// clear方法源码:
public final Buffer clear() {       
    position = 0;    
    limit = capacity;        
    mark = -1;
    return this;
}

compact (): 如还有未读数据，使用该方法可将剩余数据移到Buffer的开始位置，然后将position设置为最后一个未读元素之后的位置，调用该方法后可直接向buff而写入数据，就不会覆盖未读数据。

rewind()：倒带，将posiiton置位0，可以重读buffer中的所有数据

java 复制代码

//rewind 方法源码
public final Buffer rewind() {
    position = 0;
    mark = -1;
    return this;
}

mark (): 标记buffer中某特定position，之后可以通过reset方法，将position恢复到该标志位

reset ():回滚

将数据写入到 Buffer 中时, Buffer 会记录写了多少的数据, 当从 Buffer 中读数据时, 必须调用 Buffer.flip()将 Buffer 切换为读模式.

读取了所有的 Buffer 数据后, 必清理 Buffer, 让其重新可写, 清理 Buffer 可以调用 clear() 或 compact()方法, 将 Buffer 转换为写模式.

关于 Direct Buffer 和 Non-Direct Buffer

Direct Buffer （直接缓冲器）: 不在 JVM 堆上分配的内存, 不受 GC 的管理.

使用了堆外内存，不需要JVM 拷贝 buffer 中的数据到中间临时缓冲区中，减少了数据的复制次数，从而提高了性能。在处理大量数据时，使用直接Buffer可以避免额外的数据复制操作，进一步优化了性能

申请和释放 Direct Buffer 的开销比较大. 因此正确的使用 Direct Buffer 的方式是在初始化时申请一个 Buffer, 然后不断复用此 buffer, 在程序结束后才释放此 buffer.

要分配直接缓冲区，需要调用allocateDirect()方法，而不是allocate()方法，使用方式与普通缓冲区一致。

Non-Direct Buffer : 直接在 JVM 堆上分配的内存, 本质上是 byte[] 数组的封装.

因为 Non-Direct Buffer 在 JVM 堆中, 当进行操作系统底层 IO 操作中时, 需要将数据从Java堆复制到堆外内存，会导致额外的性能开销. 因此 Non-Direct Buffer 的效率较低.