java.nio.ByteBuffer缓冲区简介

MrLee2020-1-3 942

ByteBuffer

ByteBuffer类是在Java NIO中常常使用的一个缓冲区类,如果理解透彻的话使用它可以进行高效的IO操作,反之,结果可能让你有意想不到的“惊喜”!

ByteBuffer的扩展

HeapByteBuffer 和 DirectByteBuffer

-描述优点
HeapByteBuffer在jvm堆上面的一个buffer,底层的本质是一个数组由于内容维护在jvm里,所以把内容写进buffer里速度会快些;并且,可以更容易回收
DirectByteBuffer底层的数据其实是维护在操作系统的内存中,而不是jvm里,DirectByteBuffer里维护了一个引用address指向了数据,从而操作数据跟外设(IO设备)打交道时会快很多,因为外设读取jvm堆里的数据时,不是直接读取的,而是把jvm里的数据读到一个内存块里,再在这个块里读取的,如果使用DirectByteBuffer,则可以省去这一步,实现zero copy

put
写模式下,往buffer里写一个字节,并把postion移动一位。写模式下,一般limit与capacity相等。
flip
写完数据,需要开始读的时候,将postion复位到0,并将limit设为当前postion。
get
从buffer里读一个字节,并把postion移动一位。上限是limit,即写入数据的最后位置。
clear
将position置为0,并不清除buffer内容。
mark & reset
mark相关的方法主要是mark()(标记)和reset()(回到标记).

JDK代码实现

JDK中flip方法的代码如下:

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

在调用four.write(buff)时,就将buff缓冲区中的数据写入到输出管道,此时调用ByteBuffer.clear()方法为下次从管道中读取数据做准备,但是调用clear方法并不将缓冲区的数据清空,而是设置position,mark,limit这三个变量的值,JDK中clear方法的代码如下:

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

这个方法命名给人的感觉就是将数据清空了,但是实际上却不是的,它并没有清空缓冲区中的数据,而至重置了对象中的三个索引值,如果不清空的话,假设此次该ByteBuffer中的数据是满的,下次读取的数据不足以填满缓冲区,那么就会存在上一次已经处理的的数据,所以在判断缓冲区中是否还有可用数据时,使用ByteBuffer.hasRemaining()方法,在JDK中,这个方法的代码如下:

 
public final boolean hasRemaining() {
    return position < limit;}

在该方法中,比较了position和limit的值,用以判断是否还有可用数据。

在ByteBuffer类中,还有个方法是compact,对于ByteBuffer,其子类HeapByteBuffer的compact方法实现是这样的:

public ByteBuffer compact() {
    System.arraycopy(hb, ix(position()), hb, ix(0), remaining());
    position(remaining());
    limit(capacity());
    return this;}

如果position()方法返回当前缓冲区中的position值,remaining()方法返回limit与position这段区间的长度,JDK中的remaining()方法代码如下

 
public final int remaining() {
    return limit - position;}

所以compact()方法中第一条语句作用是将数组hb当前position所指向的位置开始复制长度为limit-position的数据到hb数组的开始出,其中使用到了ix()函数,这个函数是将参数值加上一个offset值,offset即一个偏移值,在这样的比如一个这样的场景对于一个很大的缓冲区,将其分成两段,第一段的起始位置是p1,长度是q1,第二段起始位置是p2,长度是q2,那么可以分别将这两段包装成一个HeapByteBuffer对象,然后这两个HeapByteBuffer对象(ByteBuffer的子类,默认实现)的offset属性分别设置为p1和p2,这样就可以通过在内部使用ix()函数来简化ByteBuffer对外提供的接口,在使用者看来,与默认的ByteBuffer并没有区别。

在compact函数中,接着将当前的缓冲区的position索引置为limit-position,limit索引置为缓冲区的容量,这样调用compact方法中就可以将缓冲区的有效数据全部移到缓冲区的首部,而position指向下一个可写位置。

比如刚刚创建一个ByteBuffer对象buff时,position=0,limit=capacity,那么此时调用buff.hasRemaining()则会返回true,这样来判断缓冲区中是否有数据是不行的,因为此时缓冲区中的存储的全部是0,但是调用一次compact()方法就可以将position置为limit值,这样再通过buff.hasRemaining()就会返回false,可以与后面的逻辑一起处理了。

ByteBuffer还有一个名为mark的方法,该方法设置mark索引为position的值,JDK中的代码如下:

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

与其功能相反的方法为reset方法,即将position的值设置为mark,JDK中的代码如下:

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

此外还有一个名为rewind的方法,这个方法将position索引置为0,mark索引置为-1,JDK中的代码如下:

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

通过这些方法,就可以很方便的操作一个缓冲区,关键是要理解这些方法具体的作用,以及对三个索引值的影响(capacity是不变的)。

ByteBuffer继承自Buffer类,上面的方法四个索引值都定义在Buffer类中,操作索引值的方法也都定义在Buffer类中。




本文链接:https://www.it72.com/12591.htm

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