[翻译] java NIO Buffer

原文地址：http://tutorials.jenkov.com/java-nio/buffers.html

JAVA NIO 是在和channel交互的时候使用的。正如你所知道的，数据是从channel中读入到buffer，从buffer中写入到channel中的。

buffer本质上是一块你可以写入然后读出的一块内存。这个内存块被封装在NIO的buffer对象中，它提供了一系列方法，使得我们可以很轻松的操作这个内存块。

Buffer基本的使用

　　使用buffer读写数据至少有一下四步：

1. 　　写入数据到buffer中。
2. 　　调用buffer.flip()。
3. 　　从buffer中读出数据。
4. 　　调用buffer.clear()或者buffer.compact()。

　　当你写入数据的时候，buffer会跟踪你写入了多少数据。当你需要读取数据的时候，你可以通过调用flip()方法将写入模式转换为读取模式。在读取模式中，你可以从buffer中读取所有写入的数据。

　　当你读取完所有的数据的时候，你需要清除buffer中的数据，使得buffer可以再次被写入。有两种方法可以清除：调用clear()或者compact()。clear()方法清除整个buffer，而compact()方法只会清除已经读取的数据，未读取的数据则会移动到buffer的开始处，然后在未读数据的后面再开始写入。

　　下面是一个简单的buffer的例子，写入，转换模式，读取，清除。

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 Capacity，Position，Limit

　　JAVA NIO 是在和channel交互的时候使用的。正如你所知道的，数据是从channel中读入到buffer，从buffer中写入到channel中的。

buffer本质上是一块你可以写入然后读出的一块内存。这个内存块被封装在NIO的buffer对象中，它提供了一系列方法，使得我们可以很轻松的操作这个内存块。

　　为了理解buffer是如何工作的，有三个buffer的属性你必须熟悉。

• capacity
• position
• limit

　　position和limit的意义依赖于buffer的读写模式，而capacity则不管什么模式都是一样的。下图可以解释position，limit，capacity的区别。

Capacity

　　作为一个内存块，buffer有一个固定的大小，同样也叫“capacity”。你只能写入capacity大小的bytes，long，chars等到buffer中。一旦buffer被写满了，在你写入更多的数据之前你需要清空它（读取或者clear）。

Position

　　当你写入数据的时候，你同时也知道一个确切的位置。初始的时候，position的值是0，当一个byte，long等写入buffer的时候，position将会指向下一个待写入的空间。position的最大值是capacity － 1.

　　当你读取数据的时候，同样是从一个给定的位置开始的。当你将buffer从写入模式转换到读取模式的时候，position重置为0，你从position的位置读取数据，然后position指向下一个读取的空间。

Limit

　　在写模式下，limit表示你最多可以向buffer中写入多少数据。写模式下limit等于capacity。

　　当把buffer转换到读模式下时，limit意味着你可以读取多少数据。因此当将buffer转换到读模式的时候，limit等于写模式下的写入到的position。换句话说，你写入多少数据就可以读取多少数据。

Buffer types

Java NIO 实现了一下的一些Buffer类型。

• ByteBuffer
• MappedByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

　　正如你所知，java nio 的类型代表这不同的数据类型。换句话说，你可以通过使用char，short，int，long，float 或 double类型来操作缓冲区中的字节。

　　MappedByteBuffer有一点特殊，我们将会在它所在的章节进行介绍。

分配Buffer

　　在得到一个buffer之前，首先要为他分配空间。每一个buffer的类都有一个 allocate()的方法可以做这件事。下面一个例子表示给一个ByteBuffer分配一个48字节的空间。

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

下面一个例子时表示给一个CharBuffer分配一个1024字符的空间。

CharBuffer buf = CharBuffer.allocate(1024);

向buffer中写入数据

　　有两种方法可以向buffer中写入数据：

1. 　　从channel写入到buffer
2. 　　通过使用buffer的put()方法

下面一个例子表示从channel写入到buffer。

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

下面一个例子表示使用buffer的put()函数写入数据

buf.put(127);  

　　put()函数的重载的方法有很多个，因此有多种写入buffer的方式。例如：写入到一个具体的位置，或者是写入一个字节数组。更多详情请参照JDK doc。

flip()

　　flip()函数是将buffer的模式从写转换为读，调用flip()使得position的值设置为0，limit的值设置为刚刚position的值。

　　换句话说，position现在标志读的位置，limit标志有多少bytes，chars等写入到了buffer中，即有多少可读。

从Buffer中读数据

　　从buffer中读数据也有两种方式：

　　1、从buffer中读数据到channel中。

　　2、使用buffer的get()函数。

　　下面是一个从buffer读数据到写入到channel的例子。

int bytesWritten = inChannel.write(buf);

　　下面是buffer用自身的get()函数的例子。

byte aByte = buf.get();    

　　get()函数的重载的方法有很多个，因此有多种读取buffer数据的方式。例如：从一个具体的位置读取数据，或者是读取数据到一个字节数组。更多详情请参照JDK doc。

rewind ()

　　rewind()函数将position设置为0，因此你可以重读刚刚读取的数据。limit仍然不变，以此仍然可以标志有多少读。

clear() 和 compact()

　　一旦你从buffer中读完了数据就要将buffer重新标记为可写。可以使用clear()或者compact()来完成。

　　如果使用clear()，那么position重新设置为0，limit设置为capacity。换句话说buffer被清除了。在buffer中的数据没有被清除。只有标记才能告诉你buffer中哪里可以写。

　　如果有未读的数据，调用clear()的话buffer将会把他们忽略。意味着不管有多少标记告诉你还有数据未读，你也不可能再读取这些数据了。

　　如果仍然有些数据未读，而且你现在必须做一些写的操作，那么就调用compact()方法而不是clear()。

　　compact()会复制所有未读的数据到buffer的开始处。然后它将position设置为最后一个未读元素的右边的第一个位置。limit则和clear()的操作一致，仍然设置为capacity。现在buffer已经可以写了，而且你也不会覆盖为读的数据。

mark()和reset()

　　你可以调用mark()方法标记一个位置，然后你可以调用reset()方法返回刚刚你标记的位置。下面是一个简单的例子。

buffer.mark();

//call buffer.get() a couple of times, e.g. during parsing.

buffer.reset();  //set position back to mark.   

equals() 和 compareTo()

　　可以使用equals() 和compareTo()来比较两个buffer的大小。

　equals()

　　两个buffer相等的条件

1. 　　　　相同的类型（byte，char等）
2. 　　　　buffer中有相同的剩余空间。
3. 　　　　所有剩余的bytes，chars等相等。

　　正如你所见到的，equals()只是比较buffer的一部分，而不是他的全部。事实上，它只是比较buffer中剩余的部分。

　compareTo()

　　compareTo()方法比较两个buffer中剩余的元素。一个buffer比另一个buffer小的条件是：

　　第一个元素比它在另一个buffer中的相同位置的值小。

　　第一个buffer比第二个buffer的长度小，并且第一个buffer中的元素与之对应的第二个buffer的元素都相等。