java nio剖析

2.      使用缓冲区

●     层次结构

所有缓冲区的基类都是Buffer,除Boolean类型外，其它数据类型都有对应的缓冲区类，

另有一个ByteOrder类，用来设置缓冲区的大小端顺序，即BigEndian或者是LittleEndian，

默认情况下是BigEndian。其层次结构图如下：

●     获取缓冲区对象

一共有两种类型的缓冲区，直接缓冲区和非直接缓冲区，两者区别在于直接缓冲区上的数据操作，

虚拟机将尽量使用本机I/O,并尽量避免使用中间缓冲区。判断一个缓冲区是否是直接缓冲区，

可以调用isDirect()方法。

有三种方式来获取一个缓冲区的对象：

a.      调用allocate()或者allocateDirect()方法直接分配，其中allocateDirect()

返回的是直接缓冲区。

b.      包装一个数组，如：

byte[] b = new byte[1024];

ByteBuffer bb = ByteBuffer.wrap(b);

c.       内存映射，即调用FileChannel的map()方法。

●     缓冲区基本属性

这几个属性是每个缓冲区都有的并且是常用的操作。

a.     容量(capacity),缓冲区大小

b.      限制(limit),第一个不应被读取或写入的字节的索引，总是小于容量。

c.       位置(position)，下一个被读取或写入的字节的索引，总是小于限制。

d.      clear()方法：设置limit为capacity，position为0。

e.      filp()方法：设置limit为当前position，然后设置position为0。

f.        rewind()方法：保持limit不变，设置position为0。

●     缓冲区数据操作

操作包括了读取和写入数据两种。

读取数据使用get()及其系列方法，除boolean外，每一种类型包括了对应的get()方法，

如getInt(),getChar()等，get()方法用来读取字节，支持相对和绝对索引两种方式。

写入数据使用put()及其系列方法，和get()方法是对应的。

           下面这个例子演示了如何使用缓冲区和信道：

 
  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...{ 
        //分配一个非直接缓冲区
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(100);
        //向缓冲区写入0到100的字节制
        for(int i = 0; i <100; i++)...{ 
            byte b = (byte) (Math.random() * 100);
            bb.put(b);
        }
        
        System.out.println("写入文件前的缓冲区数据");
        bb.flip();
        while(bb.hasRemaining())
            System.out.print(bb.get() + " ");
        System.out.println();
        
        //获取一个关联到文件buffer.txt的信道
        FileChannel fc = new FileOutputStream("buffer.txt").getChannel();
        //将缓冲区数据写到文件中
        bb.flip();
        fc.write(bb);
        //防止缓存
        fc.force(true);
        //关闭信道
        fc.close();
        bb = null;
        fc = null;
        
        //下面从文件中读取数据
        fc = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
        ByteBuffer bb2 = ByteBuffer.allocate((int) fc.size());
        fc.read(bb2);
        System.out.println("从文件读取的缓冲区数据");
        bb2.flip();
        while(bb2.hasRemaining())
            System.out.print(bb2.get() + " ");
        System.out.println();
        fc.close();
        bb2 = null;
        fc = null;
        

    }

} 

         3．视图缓冲区

         上面我们的缓冲区都是基于字节的，像IntBuffer、LongBuffer等这些都可以调用ByteBuffer的

         as***Buffer(***表示某个数据类型)得到，所以这种类型的缓冲区又被称为视图缓冲区(View Buffer),

       视图缓冲区有以下特点：

a.     视图缓冲区有自己独立的position和limit，但它不是一个新的创建，只是原来字节缓冲区的一个逻辑缓冲区，字节缓冲区的任何修改都会影响视图缓冲区，反之亦然。

b.      视图缓冲区按照数据类型的大小进行索引，而不是字节顺序。

c.       也提供了put()和get()及其系列方法，用于数据的整块传输。

       下面这个例子演示了视图缓冲区：

 
  package  nio;

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

 public   class  ViewBufferDemo  ... { 

    public static void main(String[] args) throws Exception...{ 
        
        //将文件内容读到缓冲区中
        FileChannel fc = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate((int) fc.size());
        fc.read(bb);
        fc.close();
        fc = null;
        
        System.out.println("从文件读取的字节缓冲区数据");
        bb.flip();
        while(bb.hasRemaining())
            System.out.print(bb.get() + " ");
        System.out.println();
        
        //获取视图缓冲区
        bb.flip();
        IntBuffer ib = bb.asIntBuffer();
        System.out.println("将字节缓冲区作为整形缓冲区的数据");
        while(ib.hasRemaining())
            System.out.print(ib.get() + " ");
        System.out.println();
        
        bb = null;
        ib = null;
        
    }

} 

       4．映射内存缓冲区

         调用信道的map()方法后，即可将文件的某一部分或全部映射到内存中，映射内存缓冲区是一

         个直接缓冲区，继承自ByteBuffer,但相对于ByteBuffer,它有更多的优点：

a.     内存映射I/O是对信道/缓冲区技术的改进。 当传输大量的数据时，内存映射I/O

速度相对较快，这是因为它使用虚拟内存把文件传输到进程的地址空间中。

b.      映射内存也成为共享内存，因此可以用于相关进程(均映射同一文件)之间的整块数据

传输，这些进程甚至可以不必位于同一系统上，只要每个都可以访问同一文件即可。

c.       当对FileChannel执行映射操作，把文件映射到内存中时，得到的是一个连接到文件的

映射的字节缓冲区，这种映射的结果是，当输出缓冲区的内容时，数据将出现在文件中，

当读入缓冲区时，相当于得到文件中的数据。

        下面这个例子演示了映射内存：

  package  nio;

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

 public   class  CopyFile  ... { 

    public static void main(String[] args) throws Exception ...{ 

        FileChannel fIChan, fOChan;
        MappedByteBuffer mBuf;

        fIChan = new FileInputStream("buffer.txt").getChannel();
        fOChan = new FileOutputStream("bufferTemp.txt").getChannel();

        mBuf = fIChan.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, fIChan.size());

        fOChan.write(mBuf);

        fIChan.close();
        fOChan.close();
        
        fIChan = null;
        fOChan = null;
        mBuf = null;

    }

}