咖啡伴侣

呆在上海
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NIO

Posted on 2013-01-04 11:18 oathleo 阅读(257) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: 自己
java.nio.ByteBuffer
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Capacity 缓冲区最大容量
Limit 当前最大使用量,或者说是有效数据的EOF位置。
Position 指向当前位置的指针
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假设一个缓冲区容量是10,开始指针指向0,即position=0。
然后写入6个字节数据,写完后,下标0、1、2、3、4、5有数据,
指针指向6,即当前position=6。
此时,用limit(6)方法将当前位置设为EOF位置。
那么,读数据的时候,读到EOF位置就结束了。
下标超过的话,会报错java.nio.BufferUnderflowException
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clear(),只是把指针移到位置0,并没有真正清空数据。
flip(),当前位置设置为EOF,指针指向0.
rewind,指针指向0.
compact(),压缩数据。比如当前EOF是6,当前指针指向2
(即0,1的数据已经写出了,没用了),
那么compact方法将把2,3,4,5的数据挪到0,1,2,3的位置,
然后指针指向4的位置。这样的意思是,从4的位置接着再写入数据。
写完后,把指针挪到0,再写出,然后再compact(),如此反复……
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buf.clear();          // 清空一下,准备
 for (;;) {
     if (in.read(buf) < 0 && !buf.hasRemaining())
         break;        // 没有读入数据了,并且buffer里没有剩余数据了
     buf.flip(); //当前位置设置为EOF,指针挪到0
     out.write(buf); //写出数据,即读取buffer的数据
     buf.compact();    // write方法可能只写出了部分数据,buffer里还有剩余。
//压缩一下,把后一段的数据挪到前面。指针也挪到有效数据的后一位。
 }
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下面是一段测试小代码,有助于熟悉各方法:

 


import java.nio.ByteBuffer;


public class ByteBufferTest {

    public static void main(String[] args) {

        //10个字节大小
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
        
        //容量是10,EOF位置是10,初始位置也是0
        v(buffer.capacity());
        v(buffer.limit());
        
        //输出看看,输出是10个0
        printBuffer(buffer);
        
        //此时,指针指向位置10,已经是最大容量了。
        //把指针挪回位置1
        buffer.rewind();
        
        //写操作,指针会自动移动
        buffer.putChar('a');
        v(buffer.position()); //指针指向2
        buffer.putChar('啊');
        v(buffer.position()); //指针指向4
        
        //当前位置设置为EOF,指针挪回位置1
        //相当于下面两句:
        //buffer.limit(4);
        //buffer.position(0); 
        buffer.flip();
        
        //输出前4个字节看看,输出是0 61 55 4a
        printBuffer(buffer);
        
        //指针挪到位置1,压缩一下
        //输出是61 55 4a 4a 0 0 0 0 0 0
        //compact方法会把EOF位置重置为最大容量,这里就是10
        buffer.position(1);
        buffer.compact();
        printBuffer(buffer);
        
        //注意当前指针指向3,继续写入数据的话,就会覆盖后面的数据了。
        v(buffer.position());
        
    }
    
    /**
     * 输出buffer内容.
     */
    public static void printBuffer(ByteBuffer buffer){
        
        //记住当前位置
        int p = buffer.position();
        
        //指针挪到0
        buffer.position(0);
        
        //循环输出每个字节内容
        for(int i=0;i<buffer.limit();i++){
            byte b = buffer.get(); //读操作,指针会自动移动
            v(Integer.toHexString(b));
        }
        
        //指针再挪回去
        buffer.position(p);
        
        //本想用mark()和reset()来实现。
        //但是,它们貌似只能正向使用。
        //如,位置6的时候,做一下Mark,
        //然后在位置10(位置要大于6)的时候,用reset就会跳回位置6.
        
        //而position(n)这个方法,如果之前做了Mark,但是Mark位置大于新位置,Mark会被清除。
        //也就是说,做了Mark后,只能向前跳,不能往回跳,否则Mark就丢失。
        //rewind()方法,更干脆,直接清除mark。
        //flip()方法,也清除mark
        //clear()方法,也清除mark
        //compact方法,也清除mark
        
        //所以,mark方法干脆不要用了,自己拿变量记一下就完了。
    }
    
    public static void v(Object o){
        System.out.println(o);
    }

}

 



状态变量

可以用三个值指定缓冲区在任意时刻的状态:

  • position
  • limit
  • capacity

这三个变量一起可以跟踪缓冲区的状态和它所包含的数据。我们将在下面的小节中详细分析每一个变量,还要介绍它们如何适应典型的读/写(输入/输出)进程。在这个例子中,我们假定要将数据从一个输入通道拷贝到一个输出通道。

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Position

您可以回想一下,缓冲区实际上就是美化了的数组。在从通道读取时,您将所读取的数据放到底层的数组中。position 变量跟踪已经写了多少数据。更准确地说,它指定了下一个字节将放到数组的哪一个元素中。因此,如果您从通道中读三个字节到缓冲区中,那么缓冲区的 position 将会设置为3,指向数组中第四个元素。

同样,在写入通道时,您是从缓冲区中获取数据。 position 值跟踪从缓冲区中获取了多少数据。更准确地说,它指定下一个字节来自数组的哪一个元素。因此如果从缓冲区写了5个字节到通道中,那么缓冲区的 position 将被设置为5,指向数组的第六个元素。

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Limit

limit 变量表明还有多少数据需要取出(在从缓冲区写入通道时),或者还有多少空间可以放入数据(在从通道读入缓冲区时)。

position 总是小于或者等于 limit

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Capacity

缓冲区的 capacity 表明可以储存在缓冲区中的最大数据容量。实际上,它指定了底层数组的大小 ― 或者至少是指定了准许我们使用的底层数组的容量。

limit 决不能大于 capacity

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观察变量

我们首先观察一个新创建的缓冲区。出于本例子的需要,我们假设这个缓冲区的 总容量 为8个字节。 Buffer 的状态如下所示:


Buffer state 

回想一下 ,limit 决不能大于 capacity,此例中这两个值都被设置为 8。我们通过将它们指向数组的尾部之后(如果有第8个槽,则是第8个槽所在的位置)来说明这点。


Array 

position 设置为0。如果我们读一些数据到缓冲区中,那么下一个读取的数据就进入 slot 0 。如果我们从缓冲区写一些数据,从缓冲区读取的下一个字节就来自 slot 0 。 position 设置如下所示:


Position setting 

由于 capacity 不会改变,所以我们在下面的讨论中可以忽略它。

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第一次读取

现在我们可以开始在新创建的缓冲区上进行读/写操作。首先从输入通道中读一些数据到缓冲区中。第一次读取得到三个字节。它们被放到数组中从 position 开始的位置,这时 position 被设置为 0。读完之后,position 就增加到 3,如下所示:


Position increased to 3 

limit 没有改变。

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第二次读取

在第二次读取时,我们从输入通道读取另外两个字节到缓冲区中。这两个字节储存在由 position 所指定的位置上, position 因而增加 2:


Position increased by 2 

limit 没有改变。

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flip

现在我们要将数据写到输出通道中。在这之前,我们必须调用 flip() 方法。这个方法做两件非常重要的事:

  1. 它将 limit 设置为当前 position
  2. 它将 position 设置为 0。

前一小节中的图显示了在 flip 之前缓冲区的情况。下面是在 flip 之后的缓冲区:


Buffer after the flip 

我们现在可以将数据从缓冲区写入通道了。 position 被设置为 0,这意味着我们得到的下一个字节是第一个字节。 limit 已被设置为原来的 position,这意味着它包括以前读到的所有字节,并且一个字节也不多。

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第一次写入

在第一次写入时,我们从缓冲区中取四个字节并将它们写入输出通道。这使得 position 增加到 4,而 limit 不变,如下所示:


Position advanced to 4, limit unchanged 

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第二次写入

我们只剩下一个字节可写了。 limit在我们调用 flip() 时被设置为 5,并且 position 不能超过 limit。所以最后一次写入操作从缓冲区取出一个字节并将它写入输出通道。这使得 position 增加到 5,并保持 limit 不变,如下所示:


Position advanced to 5, limit unchanged 

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clear

最后一步是调用缓冲区的 clear() 方法。这个方法重设缓冲区以便接收更多的字节。 Clear 做两种非常重要的事情:

  1. 它将 limit 设置为与 capacity 相同。
  2. 它设置 position 为 0。

下图显示了在调用 clear() 后缓冲区的状态:


State of the buffer after clear() has been called 

缓冲区现在可以接收新的数据了。

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访问方法

到目前为止,我们只是使用缓冲区将数据从一个通道转移到另一个通道。然而,程序经常需要直接处理数据。例如,您可能需要将用户数据保存到磁盘。在这种情况下,您必须将这些数据直接放入缓冲区,然后用通道将缓冲区写入磁盘。

或者,您可能想要从磁盘读取用户数据。在这种情况下,您要将数据从通道读到缓冲区中,然后检查缓冲区中的数据。

在本节的最后,我们将详细分析如何使用 ByteBuffer 类的 get() 和 put() 方法直接访问缓冲区中的数据。

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get() 方法

ByteBuffer 类中有四个 get() 方法:

  1. byte get();
  2. ByteBuffer get( byte dst[] );
  3. ByteBuffer get( byte dst[], int offset, int length );
  4. byte get( int index );

第一个方法获取单个字节。第二和第三个方法将一组字节读到一个数组中。第四个方法从缓冲区中的特定位置获取字节。那些返回 ByteBuffer 的方法只是返回调用它们的缓冲区的 this 值。

此外,我们认为前三个 get() 方法是相对的,而最后一个方法是绝对的。 相对 意味着 get() 操作服从 limit 和position 值 ― 更明确地说,字节是从当前 position 读取的,而 position 在 get 之后会增加。另一方面,一个绝对 方法会忽略 limit 和 position 值,也不会影响它们。事实上,它完全绕过了缓冲区的统计方法。

上面列出的方法对应于 ByteBuffer 类。其他类有等价的 get() 方法,这些方法除了不是处理字节外,其它方面是是完全一样的,它们处理的是与该缓冲区类相适应的类型。

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put()方法

ByteBuffer 类中有五个 put() 方法:

  1. ByteBuffer put( byte b );
  2. ByteBuffer put( byte src[] );
  3. ByteBuffer put( byte src[], int offset, int length );
  4. ByteBuffer put( ByteBuffer src );
  5. ByteBuffer put( int index, byte b );

第一个方法 写入(put) 单个字节。第二和第三个方法写入来自一个数组的一组字节。第四个方法将数据从一个给定的源 ByteBuffer 写入这个 ByteBuffer。第五个方法将字节写入缓冲区中特定的 位置 。那些返回 ByteBuffer的方法只是返回调用它们的缓冲区的 this 值。

与 get() 方法一样,我们将把 put() 方法划分为 相对 或者 绝对 的。前四个方法是相对的,而第五个方法是绝对的。

上面显示的方法对应于 ByteBuffer 类。其他类有等价的 put() 方法,这些方法除了不是处理字节之外,其它方面是完全一样的。它们处理的是与该缓冲区类相适应的类型。

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类型化的 get() 和 put() 方法

除了前些小节中描述的 get() 和 put() 方法, ByteBuffer 还有用于读写不同类型的值的其他方法,如下所示:

  • getByte()
  • getChar()
  • getShort()
  • getInt()
  • getLong()
  • getFloat()
  • getDouble()
  • putByte()
  • putChar()
  • putShort()
  • putInt()
  • putLong()
  • putFloat()
  • putDouble()

事实上,这其中的每个方法都有两种类型 ― 一种是相对的,另一种是绝对的。它们对于读取格式化的二进制数据(如图像文件的头部)很有用。

您可以在例子程序 TypesInByteBuffer.java 中看到这些方法的实际应用。

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缓冲区的使用:一个内部循环

下面的内部循环概括了使用缓冲区将数据从输入通道拷贝到输出通道的过程。

while (true) {      buffer.clear();      int r = fcin.read( buffer );       if (r==-1) {        break;      }       buffer.flip();      fcout.write( buffer ); } 

read() 和 write() 调用得到了极大的简化,因为许多工作细节都由缓冲区完成了。 clear() 和 flip() 方法用于让缓冲区在读和写之间切换。


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