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緩沖區(qū)基礎(chǔ)

抽象類Buffer是java.nio包支持緩沖區(qū)的基礎(chǔ)。 Buffer 的工作方式就象內(nèi)存中用于讀寫基本數(shù)據(jù)類型的 RandomAccessFile 。象 RandomAccessFile 一樣，使用 Buffer ，所執(zhí)行的下一個操作（讀／寫）在當(dāng)前某個位置發(fā)生。執(zhí)行讀／寫操作中的任一個都會改變那個位置，所以在寫操作之后進行讀操作不會讀到剛才所寫的內(nèi)容，而會讀到剛才所寫內(nèi)容之后的數(shù)據(jù)。 Buffer 提供了四個指示方法，用于訪問線性結(jié)構(gòu)（從最高值到最低值）：

capacity() ：表明緩沖區(qū)的容量大小, 一旦確定了大小, 將不能再改變;
limit() ：告訴您到目前為止已經(jīng)往緩沖區(qū)填了多少字節(jié)，或者讓您用 :limit(int newLimit) 來改變這個限制
position() ：告訴您當(dāng)前的位置，以執(zhí)行下一個讀／寫操作
mark() ：為了稍后用 reset() 進行重新設(shè)置而記住某個位置
flip() ：交換限制指針和位置指針，然后將位置置為 0，并廢棄已經(jīng)做的mark標(biāo)記

緩沖區(qū)的基本操作是讀 get() 和寫 put() ；然而，這些方法在子類中都是針對每種數(shù)據(jù)類型的特定方法。為了說明這一情況，讓我們研究一個簡單示例，該示例演示了從同一個緩沖區(qū)讀和寫一個字符。在清單 1 中， flip() 方法交換限制和位置，然后將位置置為 0，并廢棄標(biāo)記，讓您讀剛才所寫的數(shù)據(jù)：

清單 1. 讀／寫示例
import java.nio.*;
...
CharBuffer buff = ...;
buff.put('A');
buff.flip();
char c = buff.get();
System.out.println("An A: " + c);
 

現(xiàn)在讓我們研究一些具體的 Buffer 子類。

緩沖區(qū)類型

Merlin 具有 7 種特定的 Buffer 類型，每種類型對應(yīng)著一個基本數(shù)據(jù)類型（不包括 boolean）：

ByteBuffer       //存放任何除boolean類型外的其他基本類型
CharBuffer       //存放char
DoubleBuffer     //存放double
FloatBuffer      //存放float
IntBuffer        //存放int
LongBuffer       //存放long
ShortBuffer      //存放short

在本文后面，我將討論第 8 種類型 MappedByteBuffer ，它用于內(nèi)存映射文件。如果您必須使用的類型不是這些基本類型，則可以先從 ByteBuffer 獲得字節(jié)類型，然后將其轉(zhuǎn)換成 Object 或其它任何類型。


創(chuàng)建緩沖區(qū)
一共有兩種類型的緩沖區(qū)，直接緩沖區(qū)和非直接緩沖區(qū)。

在創(chuàng)建緩沖區(qū)時，可以要求創(chuàng)建直接緩沖區(qū)，創(chuàng)建直接緩沖區(qū)的成本要比創(chuàng)建間接緩沖區(qū)高，但這可以使運行時環(huán)境直接在該緩沖區(qū)上進行較快的本機 I/O 操作。因為創(chuàng)建直接緩沖區(qū)所增加的成本，所以直接緩沖區(qū)只用于長生存期的緩沖區(qū)，而不用于短生存期、一次性且用完就丟棄的緩沖區(qū)。而且，只能在 ByteBuffer 這個級別上創(chuàng)建直接緩沖區(qū)，如果希望使用其它類型，則必須將 Buffer 轉(zhuǎn)換成更具體的類型。

判斷一個緩沖區(qū)是否是直接緩沖區(qū)，可以調(diào)用isDirect()方法。

有三種方式來獲取一個緩沖區(qū)的對象：
a. 調(diào)用allocate()或者allocateDirect()方法直接分配，其中allocateDirect()返回的是直接緩沖區(qū)。
b. 包裝一個數(shù)組，如：
      byte[] b = new byte[1024];
      ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(b);
c. 內(nèi)存映射，即調(diào)用FileChannel的map()方法。

緩沖區(qū)基本屬性
這幾個屬性是每個緩沖區(qū)都有的并且是常用的操作。
a. 容量(capacity),緩沖區(qū)大小
b. 限制(limit),第一個不應(yīng)被讀取或?qū)懭氲淖止?jié)的索引，總是小于容量。
c. 位置(position)，下一個被讀取或?qū)懭氲淖止?jié)的索引，總是小于限制。
d. clear()方法：設(shè)置limit為capacity，position為0。
e. filp()方法：設(shè)置limit為當(dāng)前position，然后設(shè)置position為0。
f. rewind()方法：保持limit不變，設(shè)置position為0。

緩沖區(qū)數(shù)據(jù)操作
操作包括了讀取和寫入數(shù)據(jù)兩種。
讀取數(shù)據(jù)使用get()及其系列方法，除boolean外，每一種類型包括了對應(yīng)的get()方法，如getInt(),getChar()等，get()方法用來讀取字節(jié)，支持相對和絕對索引兩種方式。
寫入數(shù)據(jù)使用put()及其系列方法，和get()方法是對應(yīng)的。

package nio;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class BufferDemo ...{

    
    public static void main(String[] args) throws Exception...{
        //分配一個非直接緩沖區(qū)
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(100);
        //向緩沖區(qū)寫入0到100的字節(jié)制
        for(int i = 0; i <100; i++)...{
            byte b = (byte) (Math.random() * 100);
            bb.put(b);
        }
        
        System.out.println("寫入文件前的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)");
        bb.flip();
        while(bb.hasRemaining())
            System.out.print(bb.get() + " ");
        System.out.println();
        
        //獲取一個關(guān)聯(lián)到文件buffer.txt的信道
        FileChannel fc = new FileOutputStream("buffer.txt").getChannel();
        //將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)寫到文件中
        bb.flip();
        fc.write(bb);
        //防止緩存
        fc.force(true);
        //關(guān)閉信道
        fc.close();
        bb = null;
        fc = null;
        
        //下面從文件中讀取數(shù)據(jù)
        fc = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
        ByteBuffer bb2 = ByteBuffer.allocate((int) fc.size());
        fc.read(bb2);
        System.out.println("從文件讀取的緩沖區(qū)數(shù)據(jù)");
        bb2.flip();
        while(bb2.hasRemaining())
            System.out.print(bb2.get() + " ");
        System.out.println();
        fc.close();
        bb2 = null;
        fc = null;
        

    }

}

內(nèi)存映射文件

第 8 種 Buffer 類型 MappedByteBuffer 只是一種特殊的 ByteBuffer 。 MappedByteBuffer 將文件所在區(qū)域直接映射到內(nèi)存。通常，該區(qū)域包含整個文件，但也可以只映射部分文件。所以，必須指定要映射文件的哪部分。而且，與其它 Buffer 對象一樣，這里沒有構(gòu)造函數(shù)；必須讓 java.nio.channels.FileChannel 的 map() 方法來獲取 MappedByteBuffer 。此外，無需過多涉及通道就可以用 getChannel() 方法從 FileInputStream 或 FileOutputStream 獲取 FileChannel 。通過從命令行傳入文件名來讀取文本文件的內(nèi)容，清單 4 顯示了 MappedByteBuffer ：

清單 4. 讀取內(nèi)存映射文本文件
import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.charset.*;
public class ReadFileBuff {
  public static void main(String args[]) throws IOException {
     if (args.length != 0) {
      String filename = args[0];
      FileInputStream fis = new FileInputStream(filename);
      FileChannel channel = fis.getChannel();
      int length = (int)channel.size();
      MappedByteBuffer byteBuffer =
        channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, length);
      Charset charset = Charset.forName("ISO-8859-1");
      CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();
      CharBuffer charBuffer = decoder.decode(byteBuffer);
      for (int i=0, n=charBuffer.length(); i<n; i++) {
        System.out.print(charBuffer.get());
      }
    }
  }
}