Java NIO通道和缓冲区

Java NIO通道和缓冲区

Channel

• 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中重要的通道的实现：

1. FileChannel 从文件中读写数据。

2. DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。

3. SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。

4. 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。

如下代码示例，

package com.usoft.nio;

import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

/**
 * Created by xinxingegeya on 15/12/23.
 */
public class FileChannelDemo {

    public static void main(String args[]) throws IOException {

        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(FileChannelDemo.class
            .getClassLoader().getResource("data.txt").getPath(), "rw");
        FileChannel inChannel = file.getChannel();

        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

        int bytesRead;

        /**
         * 使用一个buffer循环读取一个file channel
         */
        while ((bytesRead = inChannel.read(buf)) != -1) {
            System.out.println("Read " + bytesRead);
            buf.flip();//切换读模式

            /**
             * 读取buffer
             */
            while (buf.hasRemaining()) {
                System.out.print((char) buf.get());
            }
            //Clears this buffer.  The position is set to zero, the limit is set to
            //the capacity, and the mark is discarded.
            buf.clear();
        }
        file.close();
    }
}

Buffer

Java NIO中的Buffer用于和NIO通道进行交互。如你所知，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入到通道中的。缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。

Java NIO 有以下Buffer类型：

• ByteBuffer

• MappedByteBuffer

• CharBuffer

• DoubleBuffer

• FloatBuffer

• IntBuffer

• LongBuffer

• ShortBuffer

Buffer三个属性

• capacity：作为一个内存块，Buffer有一个固定的大小值，也叫“capacity”.你只能往里写capacity个byte、long，char等类型。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：当你写数据到Buffer中时，position表示当前的位置。初始的position值为0.当一个byte、long等数据写到Buffer后， position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity – 1.当读取数据时，也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式，position会被重置为0. 当从Buffer的position处读取数据时，position向前移动到下一个可读的位置。

• limit：在写模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。 写模式下，limit等于Buffer的capacity。当切换Buffer到读模式时， limit表示你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。换句话说，你能读到之前写入的所有数据（limit被设置成已写数据的数量，这个值在写模式下就是position）

Buffer的分配

要想获得一个Buffer对象首先要进行分配。 每一个Buffer类都有一个allocate方法。下面是一个分配48字节capacity的ByteBuffer的例子。

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

这是分配一个可存储1024个字符的CharBuffer：

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

这是分配一个直接缓冲区

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);

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。

从Channel写到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);

put方法有很多版本，允许你以不同的方式把数据写入到Buffer中。例如， 写到一个指定的位置，或者把一个字节数组写入到Buffer。 更多Buffer实现的细节参考JavaDoc。

从Buffer中读取数据

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。

从Buffer读取数据写入到Channel的例子：

//read from buffer into channel.
int bytesWritten = inChannel.write(buf);

使用get()方法从Buffer中读取数据的例子

byte aByte = buf.get();

get方法有很多版本，允许你以不同的方式从Buffer中读取数据。例如，从指定position读取，或者从Buffer中读取数据到字节数组。更多Buffer实现的细节参JavaDoc。

flip()方法

flip方法将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。

rewind()方法

Buffer.rewind()将position设回0，所以你可以倒回重读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）。

如下代码示例，

package com.usoft.nio;

import java.nio.ByteBuffer;

/**
 * Created by xinxingegeya on 15/12/23.
 */
public class ByteBufferDemo {

    public static void main(String args[]) {

        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
        buf.put("hello world".getBytes());
        buf.flip();
        char c;
        while ((c = (char) buf.get()) != ' ') {
            System.out.print(c);
        }
        System.out.println();
        buf.rewind();
        while ((c = (char) buf.get()) != ' ') {
            System.out.print(c);
        }
    }
}

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：

package com.usoft.nio;

import java.nio.ByteBuffer;

/**
 * Created by xinxingegeya on 15/12/23.
 */
public class ByteBufferDemo {

    public static void main(String args[]) {

        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
        buf.put("hello world".getBytes());
        buf.flip();
        char c;
        while ((c = (char) buf.get()) != ' ') {
            System.out.print(c);
        }
        System.out.println();
        buf.mark();//mark的地方position = 6
        while (buf.hasRemaining()) {
            System.out.print((char) buf.get());
        }
        System.out.println();

        buf.reset();//到mark的地方重写读取buffer
        while (buf.hasRemaining()) {
            System.out.print((char) buf.get());
        }
    }
}

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