Java NIO使用及原理分析（二）
- 2019 年 10 月 7 日
- 筆記
在第一篇中，我們介紹了NIO中的兩個核心對象：緩衝區和通道，在談到緩衝區時，我們說緩衝區對象本質上是一個數組，但它其實是一個特殊的數組，緩衝區對象內置了一些機制，能夠跟蹤和記錄緩衝區的狀態變化情況，如果我們使用get()方法從緩衝區獲取數據或者使用put()方法把數據寫入緩衝區，都會引起緩衝區狀態的變化。本文為NIO使用及原理分析的第二篇，將會分析NIO中的Buffer對象。
在緩衝區中，最重要的屬性有下面三個，它們一起合作完成對緩衝區內部狀態的變化跟蹤：
position：指定了下一個將要被寫入或者讀取的元素索引，它的值由get()/put()方法自動更新，在新創建一個Buffer對象時，position被初始化為0。
limit：指定還有多少數據需要取出(在從緩衝區寫入通道時)，或者還有多少空間可以放入數據(在從通道讀入緩衝區時)。
capacity：指定了可以存儲在緩衝區中的最大數據容量，實際上，它指定了底層數組的大小，或者至少是指定了准許我們使用的底層數組的容量。
以上四個屬性值之間有一些相對大小的關係：0 <= position <= limit <= capacity。如果我們創建一個新的容量大小為10的ByteBuffer對象，在初始化的時候，position設置為0，limit和 capacity被設置為10，在以後使用ByteBuffer對象過程中，capacity的值不會再發生變化，而其它兩個個將會隨着使用而變化。四個屬性值分別如圖所示：
現在我們可以從通道中讀取一些數據到緩衝區中，注意從通道讀取數據，相當於往緩衝區中寫入數據。如果讀取4個自己的數據，則此時position的值為4，即下一個將要被寫入的位元組索引為4，而limit仍然是10，如下圖所示：
下一步把讀取的數據寫入到輸出通道中，相當於從緩衝區中讀取數據，在此之前，必須調用flip()方法，該方法將會完成兩件事情：
1. 把limit設置為當前的position值 2. 把position設置為0
由於position被設置為0，所以可以保證在下一步輸出時讀取到的是緩衝區中的第一個位元組，而limit被設置為當前的position，可以保證讀取的數據正好是之前寫入到緩衝區中的數據，如下圖所示：
現在調用get()方法從緩衝區中讀取數據寫入到輸出通道，這會導致position的增加而limit保持不變，但position不會超過limit的值，所以在讀取我們之前寫入到緩衝區中的4個自己之後，position和limit的值都為4，如下圖所示：
在從緩衝區中讀取數據完畢後，limit的值仍然保持在我們調用flip()方法時的值，調用clear()方法能夠把所有的狀態變化設置為初始化時的值，如下圖所示：
最後我們用一段代碼來驗證這個過程，如下所示：
[java] view plain copy print?
- import java.io.*;
- import java.nio.*;
- import java.nio.channels.*;
- public class Program {
- public static void main(String args[]) throws Exception {
- FileInputStream fin = new FileInputStream("d:\test.txt");
- FileChannel fc = fin.getChannel();
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
- output("初始化", buffer);
- fc.read(buffer);
- output("調用read()", buffer);
- buffer.flip();
- output("調用flip()", buffer);
- while (buffer.remaining() > 0) {
- byte b = buffer.get();
- // System.out.print(((char)b));
- }
- output("調用get()", buffer);
- buffer.clear();
- output("調用clear()", buffer);
- fin.close();
- }
- public static void output(String step, Buffer buffer) {
- System.out.println(step + " : ");
- System.out.print("capacity: " + buffer.capacity() + ", ");
- System.out.print("position: " + buffer.position() + ", ");
- System.out.println("limit: " + buffer.limit());
- System.out.println();
- }
- }
完成的輸出結果為：
這與我們上面演示的過程一致。在後面的文章中，我們繼續介紹NIO中關於緩衝區一些更高級的使用。
