NIO（二、Buffer）

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NIO（一、概述）
NIO（二、Buffer）
NIO（三、Channel）
NIO（四、Selector）

Buffer

前文讲了NIO与IO的区别，那么这一章开始讲述NIO下核心类 - Buffer类

上一章就说过，NIO的核心包括三个部分：通道（Channel）、选择器（Selector）、缓冲区（Buffer），尽管还有其它的部分，例如管道（Pipe）、文件锁（FileLock）、字符集（Charset）或甚是java.nio包下的异常类，这些都是作为工具而被使用。

说起缓冲区，我们都知道是临时数据存储的地方，官方给它的定义是:

A container for data of a specific primitive type. 特定基础类型数据的容器

其实我们看它的实现类就能看出来

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

几乎每种基础数据类型都会有一种Buffer的实现，它们的操作方式几乎一致，都有读（get）/写（put）操作，而且都是抽象类，所以，基于这些基础类型的缓冲区，还有更具体的实现，例如ByteBuffer类有HeapByteBuffer和MappedByteBuffer两个子类。第一次阅读代码可能有些奇怪，既然所有基础类型数据的缓冲区都从Buffer类继承，那么Buffer类中并没有抽象出读（get）／写（put）方法，而是每个子类中分别抽象本身类型的读（get）／写（put）操作。同样分配缓冲区大小方法（ allocate() ）也是在子类中定义，Buffer类本身并没对外提供任何初始化的方法，即便是构造也是为了子类继承使用，由此可见，在使用Buffer的时候，我们应该明确知道该使用哪一类基础类型的缓冲区。

Capacity、Limit、Position

我们阅读Buffer类代码会发现，Buffer类定义四个int类型的私有字段：mark、position、limit、capacity。其实了解完这四个字段，我们就明白Buffer是如何工作的。

无论如何，它们的大小都会遵照这个规则 ：mark <= position <= limit <= capacity

buffers-modes.png

这是Buffer读／写模式时position、limit、capacity的图。

我们看一段简单代码:

//code 
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.wrap(new int[]{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7});
System.out.println("capacity -> " + intBuffer.capacity());
System.out.println("limit -> " + intBuffer.limit());
System.out.println("position -> " + intBuffer.position());
//切换读模式
intBuffer.flip();
System.out.println("capacity -> " + intBuffer.capacity());
System.out.println("limit -> " + intBuffer.limit());
System.out.println("position -> " + intBuffer.position());
//console:
//写模式
capacity -> 7
limit -> 7
position -> 0
//读模式
capacity -> 7
limit -> 0
position -> 0

初始化了一个IntBuffer对象，然后打印capacity、limit、position的值，清楚的可以看到，capacity和limit初始值是初始化容量的大小，position为0。当切换读模式时，capacity的值同样为7，limit和position值为0。
　　接上一段代码：

//code
intBuffer.clear();
intBuffer.put(100);
intBuffer.put(200);
System.out.println("position -> " + intBuffer.position());
//切换读模式
intBuffer.flip();
int pVal0 = intBuffer.get(0);
System.out.println("capacity -> " + intBuffer.capacity());
System.out.println("limit -> " + intBuffer.limit());
System.out.println("position -> " + intBuffer.position());
//console
position -> 2
//读模式
capacity -> 7
limit -> 2
position -> 0

position就是你在往Buffer中写数据时，标示当前的位置，初始化的position肯定是0，当你写入一个数据，position就会增加1。但我们发现我们读操作并不会改变position的值，因为get操作只会检查索引有无越界，然后取出数据，并不像put操作会把position增加1。
　　另外，要说明一下的是，mark也是Buffer中的一个标记，当缓冲区初始化时、设置新的position或limit的值时、清理缓冲区时、设置读模式时等，mark值都会被标为-1。仅仅在使用mark()方法的时候，mark字段才会被赋予position值。mark作为position的一个临时存储的变量而存在，我们随时都可以调用reset()把之前存储的原position值重新赋给position变量。当一个position不够用时，我们需要多一个临时变量存储，这似乎就是mark存在的意义了。

同样，我们也发现capactiy就是缓冲区的容量，缓冲区的容量在初始化之后就不会变，无论你执行clear()或是compact()方法，它们都不会改变缓冲区的容量，除非被回收整个缓冲区。当我们初始化一个缓冲区之后，在明知道容量只有3的情况下，却硬是塞4个值，那么运行会抛出java.nio.BufferOverflowException异常。
　　接上一段代码：

System.out.println("limit -> " + intBuffer.limit());
//code 1.1
intBuffer.get(5);
System.out.println("limit -> " + intBuffer.limit());
//code 1.2
intBuffer.limit(intBuffer.capacity());
intBuffer.get(5);
System.out.println("limit -> " + intBuffer.limit());

//console
limit -> 2
//code 1.1
java.lang.IndexOutOfBoundsException
//code 1.2
limit -> 7

limit同样标示使用的上限，表示你能写多少数据，或你能读多少数据的值。换句话说，就是读／写的时候，limit大小决定了你能读／写多少。上述代码说明了这一点，进入代码块时limit的值为2，意味着只能读索引为0或1的数据，只有当limit被重新赋值，你才能读取新值范围以内的数据。

线程安全

Buffer类的实现，决定了这必定是线程不安全的，如果需要在多个线程中使用，我们需要主动加上同步控制。

方法

这里只介绍几个比较重要的操作方法。
　　flip()，切换读模式。

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

rewind()，重读，可以理解成倒带，即便已读过的数据内容也可重读一遍。

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

clear()，清除缓冲区内容，可以将新的数据重新写进缓冲区.。

public final Buffer clear() {
        position = 0;
        limit = capacity;
        mark = -1;
        return this;
}