【NIO】NIO三剑客之一ByteBuffer介绍与使用

谈及Java NIO，最核心的三个组件就是
- Channel 通道
- ByteBuffer 读写缓冲区
- Selector 多路复用器
核心之一就是在对ByteBuffer的读写操作上。

ByteBuffer为NIO中的字节缓冲区，相对于BIO的Stream流只支持写入或者读取单向操作，ByteBuffer是双向的，支持读和写。

类型
- DirectByteBuffer
  - 使用的是操作系统级别的内存，分配比较慢，但是数据的读写比较快，因为少了一次从系统内存到JVM内存的复制过程
  - 初始化方法:
    - ByteBuffer.allocateDirect(1024 * 4);
- HeapByteBuffer
  - 使用的是JVM的堆内存，对于JVM来说，分配比较快，但是读写比较慢，因为需要将操作系统内存里的数据复制到JVM内存
  - 初始化方法:
    - ByteBuffer.allocate(1024 * 4);
核心属性
- capacity
  - ByteBuffer的容量，这个值在ByteBuffer初始化的时候就确定下来了。不论是在读还是在写模式下，这个值都不变。
- position
  - 写模式下：
    - 该值表示当前写到了ByteBuffer的哪个位置，ByteBuffer初始化时，这个值为0。
    - position的最大值为capacity-1。
  - 读模式下：
    - 当从写模式切换到读模式，会将position重置为0，即从ByteBuffer的起始位置开始读取数据。
- limit
  - 写模式下：
    - limit为最大可写入的数据量，即ByteBuffer的最大容量，值为capacity
  - 读模式下：
    - 当从写模式切换从读模式，limit将会被设置为读模式下的position值，即可读取的最大数据量。
核心方法
- flip()
  - 将写模式切换为读模式
  - 会触发的对核心属性的操作:
    - 将position设置为0，即从ByteBuffer起始位置开始读。
    - 将limit设置为写模式下position的值，即最大可读取的数据量大小。
- mark()
  - 标记当前position位置
- reset()
  - 将position指向上一次mark()所指向的位置，可以从这个位置重复向下读取数据
- clear()
  - 在逻辑上清空ByteBuffer里的数据，实际上不清空数据
  - 会触发的动作：
    - 将limit设置为capacity
    - position指向起始位置0
    - 提示：实际上数据并未清理，只是下次是从0的位置开始写入数据，效果上像是数据清空了。
    - 提示：如果ByteBuffer中的数据并未完全读完，调用这个方法将忽略那些未读取的数据。
- compact()
  - 如果并未读取完ByteBuffer中的数据，调用compact()会将position~limit之间的数据拷贝到ByteBuffer的起始处，并且position为剩余数据量的大小，下次再往ByteBuffer中写入数据时，将在position位置继续往下写，不会覆盖历史数据。
- hasRemaining()
  - 判断缓冲区中是否还有未读数据
将数据写入ByteBuffer的方式
- byteBuffer.put(x)
- channel.read(byteBuffer)
从ByteBuffer中读取数据的方式
- byteBuffer.get()
- channel.write(bytebuffer)

# 代码演示

/**
 * ByteBuffer的代码演示
 *
 * @author futao
 * @date 2020/7/7
 */
public class ByteBufferDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024 * 4);
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024 * 4);

        // Q: 初始化之后，这三个值分别是多少呢？
        System.out.println("position: " + byteBuffer.position());
        System.out.println("capacity: " + byteBuffer.capacity());
        System.out.println("limit: " + byteBuffer.limit());

        //向ByteBuffer写入数据
        byteBuffer.put("hello, 喜欢天文的pony站长~".getBytes(Constants.CHARSET));

        // Q: 向ByteBuffer中写入数据之后，哪些值会发生变化呢？
        System.out.println(StringUtils.repeat("=", 10) + "写入数据之后" + StringUtils.repeat("=", 10));
        System.out.println("position: " + byteBuffer.position());
        System.out.println("capacity: " + byteBuffer.capacity());
        System.out.println("limit: " + byteBuffer.limit());

        //将ByteBuffer从写模式调整为读模式
        byteBuffer.flip();

        //将ByteBuffer从写模式调整为读模式之后，ByteBuffer的哪些值会发生变化？
        System.out.println(StringUtils.repeat("=", 10) + "调整ByteBuffer为读模式之后" + StringUtils.repeat("=", 10));
        System.out.println("position: " + byteBuffer.position());
        System.out.println("capacity: " + byteBuffer.capacity());
        System.out.println("limit: " + byteBuffer.limit());

        //从ByteBuffer中读取一个字节
        byteBuffer.get();
        // Q: 从ByteBuffer中读取一个字节之后，哪些值会发生变化?
        System.out.println(StringUtils.repeat("=", 10) + "从ByteBuffer中读取一个字节之后" + StringUtils.repeat("=", 10));
        System.out.println("position: " + byteBuffer.position());
        System.out.println("capacity: " + byteBuffer.capacity());
        System.out.println("limit: " + byteBuffer.limit());

        // 记录一个标记
        byteBuffer.mark();
        // 继续往下读取
        byteBuffer.get();
        System.out.println(StringUtils.repeat("=", 10) + "记录一个标记之后继续往下读取" + StringUtils.repeat("=", 10));
        System.out.println("position: " + byteBuffer.position());
        System.out.println("capacity: " + byteBuffer.capacity());
        System.out.println("limit: " + byteBuffer.limit());

        //重置position到上一次mark()的标记位置
        byteBuffer.reset();
        System.out.println(StringUtils.repeat("=", 10) + "reset之后" + StringUtils.repeat("=", 10));
        System.out.println("position: " + byteBuffer.position());
        System.out.println("capacity: " + byteBuffer.capacity());
        System.out.println("limit: " + byteBuffer.limit());

        System.out.println("byteBuffer中是否还有数据:" + byteBuffer.hasRemaining());
        //拷贝未读取的数据到缓冲区最前面
        byteBuffer.compact();
        System.out.println(StringUtils.repeat("=", 10) + "compact之后" + StringUtils.repeat("=", 10));
        System.out.println("position: " + byteBuffer.position());
        System.out.println("capacity: " + byteBuffer.capacity());
        System.out.println("limit: " + byteBuffer.limit());

        //逻辑上清空数据=>实际上只是指针的变化
        byteBuffer.clear();
        System.out.println(StringUtils.repeat("=", 10) + "clear之后" + StringUtils.repeat("=", 10));
        System.out.println("position: " + byteBuffer.position());
        System.out.println("capacity: " + byteBuffer.capacity());
        System.out.println("limit: " + byteBuffer.limit());
    }
}

先不要看结果，自己思考一下哟，逻辑还是很清晰的~

image.png

是不是与你思考的一致~

# 源代码

源代码都给你了你还不看看?
- https://github.com/FutaoSmile/learn-IO/tree/master/practice/src/main/java/com/futao/practice/chatroom/nio

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