Buffer和ByteBuffer

Buffer 类

定义了一个可以线性存放primitive type数据的容器接口。Buffer主要包含了与类型（byte, char…）无关的功能。
值得注意的是Buffer及其子类都不是线程安全的。

每个Buffer都有以下的属性：

capacity
这个Buffer最多能放多少数据。capacity一般在buffer被创建的时候指定。

limit
在Buffer上进行的读写操作都不能越过这个下标。当写数据到buffer中时，limit一般和capacity相等，当读数据时，
limit代表buffer中有效数据的长度。

position
读/写操作的当前下标。当使用buffer的相对位置进行读/写操作时，读/写会从这个下标进行，并在操作完成后，
buffer会更新下标的值。

mark
一个临时存放的位置下标。调用mark()会将mark设为当前的position的值，以后调用reset()会将position属性设
置为mark的值。mark的值总是小于等于position的值，如果将position的值设的比mark小，当前的mark值会被抛弃掉。

这些属性总是满足以下条件：
0 <= mark <= position <= limit <= capacity

limit和position的值除了通过limit()和position()函数来设置，也可以通过下面这些函数来改变：

Buffer clear()
把position设为0，把limit设为capacity，一般在把数据写入Buffer前调用。

Buffer flip()
把limit设为当前position，把position设为0，一般在从Buffer读出数据前调用。

Buffer rewind()
把position设为0，limit不变，一般在把数据重写入Buffer前调用。

Buffer对象有可能是只读的，这时，任何对该对象的写操作都会触发一个ReadOnlyBufferException。
isReadOnly()方法可以用来判断一个Buffer是否只读。

ByteBuffer 类

在Buffer的子类中，ByteBuffer是一个地位较为特殊的类，因为在java.io.channels中定义的各种channel的IO
操作基本上都是围绕ByteBuffer展开的。

ByteBuffer定义了4个static方法来做创建工作：

ByteBuffer allocate(int capacity) //创建一个指定capacity的ByteBuffer。
ByteBuffer allocateDirect(int capacity) //创建一个direct的ByteBuffer，这样的ByteBuffer在参与IO操作时性能会更好
ByteBuffer wrap(byte [] array)
ByteBuffer wrap(byte [] array, int offset, int length) //把一个byte数组或byte数组的一部分包装成ByteBuffer。

ByteBuffer定义了一系列get和put操作来从中读写byte数据，如下面几个：
byte get()
ByteBuffer get(byte [] dst)
byte get(int index)
ByteBuffer put(byte b)
ByteBuffer put(byte [] src)
ByteBuffer put(int index, byte b) 
这些操作可分为绝对定位和相对定为两种，相对定位的读写操作依靠position来定位Buffer中的位置，并在操
作完成后会更新position的值。在其它类型的buffer中，也定义了相同的函数来读写数据，唯一不同的就是一
些参数和返回值的类型。

除了读写byte类型数据的函数，ByteBuffer的一个特别之处是它还定义了读写其它primitive数据的方法，如：

int getInt()       //从ByteBuffer中读出一个int值。
ByteBuffer putInt(int value)     // 写入一个int值到ByteBuffer中。

读写其它类型的数据牵涉到字节序问题，ByteBuffer会按其字节序（大字节序或小字节序）写入或读出一个其它
类型的数据（int,long…）。字节序可以用order方法来取得和设置：
ByteOrder order() //返回ByteBuffer的字节序。
ByteBuffer order(ByteOrder bo)   // 设置ByteBuffer的字节序。

ByteBuffer另一个特别的地方是可以在它的基础上得到其它类型的buffer。如：
CharBuffer asCharBuffer()
为当前的ByteBuffer创建一个CharBuffer的视图。在该视图buffer中的读写操作会按照ByteBuffer的字节
序作用到ByteBuffer中的数据上。

用这类方法创建出来的buffer会从ByteBuffer的position位置开始到limit位置结束，可以看作是这段数据
的视图。视图buffer的readOnly属性和direct属性与ByteBuffer的一致，而且也只有通过这种方法，才可
以得到其他数据类型的direct buffer。

ByteOrder
用来表示ByteBuffer字节序的类，可将其看成java中的enum类型。主要定义了下面几个static方法和属性：
ByteOrder BIG_ENDIAN       代表大字节序的ByteOrder。
ByteOrder LITTLE_ENDIAN       代表小字节序的ByteOrder。
ByteOrder nativeOrder()       返回当前硬件平台的字节序。

MappedByteBuffer
ByteBuffer的子类，是文件内容在内存中的映射。这个类的实例需要通过FileChannel的map()方法来创建。

 

 

接下来看看一个使用ByteBuffer的例子，这个例子从标准输入不停地读入字符，当读满一行后，将收集的字符
写到标准输出：

    public static void main(String [] args)
       throws IOException
    {
       // 创建一个capacity为256的ByteBuffer
       ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(256);
       while (true) {
           // 从标准输入流读入一个字符
           int c = System.in.read();
           // 当读到输入流结束时，退出循环
           if (c == -1)
              break;
           // 把读入的字符写入ByteBuffer中
           buf.put((byte) c);
           // 当读完一行时，输出收集的字符
           if (c == '\n') {
              // 调用flip()使limit变为当前的position的值,position变为0,
              // 为接下来从ByteBuffer读取做准备
              buf.flip();
              // 构建一个byte数组
              byte [] content = new byte[buf.limit()];
              // 从ByteBuffer中读取数据到byte数组中
              buf.get(content);
               // 把byte数组的内容写到标准输出
              System.out.print(new String(content));
              // 调用clear()使position变为0,limit变为capacity的值，
              // 为接下来写入数据到ByteBuffer中做准备
              buf.clear();
           }
      }
    }

 用法小结

在NIO中,数据的读写操作始终是与缓冲区相关联的.读取时信道(SocketChannel)将数据读入缓冲区,写入时首先要将发送的数据按顺序填入缓冲区.缓冲区是定长的,基本上它只是一个列表,它的所有元素都是基本数据类型.ByteBuffer是最常用的缓冲区,它提供了读写其他数据类型的方法,且信道的读写方法只接收ByteBuffer.因此ByteBuffer的用法是有必要牢固掌握的.

1.创建ByteBuffer
1.1 使用allocate()静态方法
    ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(256);
    以上方法将创建一个容量为256字节的ByteBuffer,如果发现创建的缓冲区容量太小,唯一的选择就是重新创建一个大小合适的缓冲区.

1.2 通过包装一个已有的数组来创建
    如下,通过包装的方法创建的缓冲区保留了被包装数组内保存的数据.
    ByteBuffer buffer=ByteBuffer.wrap(byteArray);

    如果要将一个字符串存入ByteBuffer,可以如下操作:
    String sendString="你好,服务器. ";
    ByteBuffer sendBuffer=ByteBuffer.wrap(sendString.getBytes("UTF-16"));

2.回绕缓冲区
  buffer.flip();
  这个方法用来将缓冲区准备为数据传出状态,执行以上方法后,输出通道会从数据的开头而不是末尾开始.回绕保持缓冲区中的数据不变,只是准备写入而不是读取.

3.清除缓冲区
  buffer.clear();
  这个方法实际上也不会改变缓冲区的数据,而只是简单的重置了缓冲区的主要索引值.不必为了每次读写都创建新的缓冲区,那样做会降低性能.相反,要重用现在的缓冲区,在再次读取之前要清除缓冲区.

4.从套接字通道(信道)读取数据
  int bytesReaded=socketChannel.read(buffer);
  执行以上方法后,通道会从socket读取的数据填充此缓冲区,它返回成功读取并存储在缓冲区的字节数.在默认情况下,这至少会读取一个字节,或者返回-1指示数据结束.

5.向套接字通道(信道)写入数据
  socketChannel.write(buffer);
  此方法以一个ByteBuffer为参数,试图将该缓冲区中剩余的字节写入信道.

 

 

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ByteBuffer俗称缓冲器， 是将数据移进移出通道的唯一方式，并且我们只能创建一个独立的基本类型缓冲器，或者使用“as”方法从 ByteBuffer 中获得。ByteBuffer 中存放的是字节，如果要将它们转换成字符串则需要使用 Charset ， Charset 是字符编码，它提供了把字节流转换成字符串 ( 解码 ) 和将字符串转换成字节流 ( 编码) 的方法。

private byte[] getBytes (char[] chars) {//将字符转为字节(编码)
   Charset cs = Charset.forName ("UTF-8");
   CharBuffer cb = CharBuffer.allocate (chars.length);
   cb.put (chars);
   cb.flip ();
   ByteBuffer bb = cs.encode (cb)
   return bb.array();
         }

private char[] getChars (byte[] bytes) {//将字节转为字符(解码)
      Charset cs = Charset.forName ("UTF-8");
      ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate (bytes.length);
      bb.put (bytes);
      bb.flip ();
       CharBuffer cb = cs.decode (bb);
  
   return cb.array();
}

通道也就是FileChannel，可以由FileInputStream，FileOutputStream，RandomAccessFile三个类来产生，例如：FileChannel fc = new FileInputStream().getChannel();与通道交互的一般方式就是使用缓冲器，可以把通道比如为煤矿(数据区)，而把缓冲器比如为运煤车，想要得到煤一般都通过运煤车来获取，而不是直接和煤矿取煤。用户想得到数据需要经过几个步骤：

一、用户与ByteBuffer的交互

    向ByteBuffer中输入数据,有两种方式但都必须先为ByteBuffer指定容量

         ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(BSIZE);

     a)  buff  =  ByteBuffer.wrap("askjfasjkf".getBytes())注意：wrap方法是静态函数且只能接收byte类型的数据，任何其他类型的数据想通过这种方式传递，需要进行类型的转换。

     b)  buff.put();可以根据数据类型做相应调整，如buff.putChar(chars),buff.putDouble(double)等

二、FileChannel 与 ByteBuffer的交互：

    缓冲器向通道输入数据

     FileChannel fc = new FileInputStream().getChannel();  

     fc.write(buff);

     fc.close();

三、 用户与ByteBuffer交互

    通道向缓冲器送入数据

    FileChannel fc =  new FileOutputStream().getChannel();

    fc.read( buff);

    fc.flip();

四、呈现给用户（三种方式）

  1)String encoding = System.getProperty("file.encoding");

   System.out.println("Decoded using " + encoding + ": "  + Charset.forName(encoding).decode(buff));   

  2)System.out.println(buff.asCharBuffer());//这种输出时，需要在输入时就进行编码getBytes("UTF-8")

  3) System.out.println(buff.asCharBuffer());//通过CharBuffer向ByteBuffer输入 buff.asCharBuffer().put。

 

fc.rewind();