Java NIO(2) Buffer

Buffer 本质上是内存区域上的一块你可以读写的内存块。这个内存块被包在 NIO Buffer对象中，我们通过 Buffer 提供的一系列方法来便捷的操作这个内存块。

Buffer 的基本使用

Buffer 的使用有下面四个典型的过程：

1. 写数据到 Buffer
2. 调用 buffer.flip()
3. 从 Buffer 读取数据
4. 调用 buffer.clear() 或 buffer.compact()

当往 Buffer 里面写数据的时候，Buffer 对象会跟踪写了多少数据。当你需要读取数据的时候，你需要调用 flip() 方法，将写模式转换成读模式。当读取完数据，需要调用clear() 或compact() 方法来清楚buffer里的数据，才可以重新进行写数据。

clear和compact区别：
clear() 方法清空buffer里面的全部数据，写数据的时候从0开始写；
compact()方法会清空已读的数据，将未读的数据移动到buffer开始处，写数据的时候，从未读数据之后开始写；

下面是一个简单的例子:

RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();

//create buffer with capacity of 48 bytes
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = inChannel.read(buf); //read into buffer.
while (bytesRead != -1) {

  buf.flip();  //make buffer ready for read

  while(buf.hasRemaining()){
      System.out.print((char) buf.get()); // read 1 byte at a time
  }

  buf.clear(); //make buffer ready for writing
  bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();

Buffer 容量（capacity）、位置（position）和限制（limit）

容量：论buffer在读模式还是写模式，都是一样的，即buffer可容纳的数据量；
位置和限制：由buffer写模式或读模式决定。

如下图所示：

当调用 flip()，buffer从写模式切换为读模式，position为0，limit为可读取的最多的数据量；
当调用clear()，buffer从读模式切换为写模式，position为0，limit为容量大小；
当调用compact()，buffer从读模式切换为写模式，position为上次未读数据大小，limit位容量大小；

感受一下：

public static void main(String[] args) throws IOException {
    IntBuffer buf = IntBuffer.allocate(20);
    System.out.println("----init----");
    printParameters(buf);

    System.out.println("----put 1----");
    buf.put(1);
    printParameters(buf);

    System.out.println("----put 2 3 4 5----");
    buf.put(2);
    buf.put(3);
    buf.put(4);
    buf.put(5);
    printParameters(buf);

    System.out.println("----flip()----");
    buf.flip();
    printParameters(buf);

    System.out.println("----call get()----");
    System.out.print("read: ");
    for (int i=0;i <= buf.limit() - 1; i++){
        System.out.print(buf.get()+" ");
    }
    System.out.println();
    printParameters(buf);

    System.out.println("----call flip() and get() 3 times----");
    buf.flip();
    System.out.print("read: ");
    for (int i=0;i < 3; i++){
        System.out.print(buf.get()+" ");
    }
    System.out.println();
    printParameters(buf);

    System.out.println("----call compact()----");
    buf.compact();
    printParameters(buf);
}

private static void printParameters(IntBuffer buf) {
    System.out.println("limit:" + buf.limit());
    System.out.println("position:" + buf.position());
    System.out.println("capacity:" + buf.capacity());
}

输出：

----init----
limit:20
position:0
capacity:20
----put 1----
limit:20
position:1
capacity:20
----put 2 3 4 5----
limit:20
position:5
capacity:20
----flip()----
limit:5
position:0
capacity:20
----call get()----
read: 1 2 3 4 5 
limit:5
position:5
capacity:20
----call flip() and get() 3 times----
read: 1 2 3 limit:5
position:3
capacity:20
----call compact() and read 1 2 3----
limit:20
position:2
capacity:20

NIO Buffer类型包括：

ByteBuffer
MappedByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

顾名思义，允许你使用不同类型的Buffer，操作不同类型的数据。

分配Buffer大小：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
CharBuffer buf2 = CharBuffer.allocate(1024);

写数据到Buffer：

1、通过Channel：

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

2、通过put()方法：

buf.put(127);    

从Buffer读数据：

1、通过Channel:

int bytesWritten = inChannel.write(buf);

2、 通过get()方法：

byte aByte = buf.get();    

rewind()

只重置position为0，不改变limit。

rewind，flip， clear 源码对比，可以简单感受一下：

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

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

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

mark() and reset()

mark() 标记一个位置，再次调用reset()的时候，position回到mark()标记的位置。

源码：

public final Buffer mark() {
    mark = position;
    return this;
}

public final Buffer reset() {
    int m = mark;
    if (m < 0)
        throw new InvalidMarkException();
    position = m;
    return this;
}