【Java8源码分析】NIO包-Buffer类：ByteBuffer与HeapByteBuffer（一）

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1 概述

Java NIO 由以下几个核心部分组成：

Buffer

Channel

Selectors



相关类的使用方法可以参考Java NIO 系列教程，写的通俗易懂。

本文主要从源码方面分析一下Buffer类

2 Buffer类

Buffer类是一个抽象类，所有的XxxBuffer均继承此类。Buffer类的作用跟BufferedReader和BufferedInputStream类中的缓冲区作用是一样的。只不过线程Buffer独立出来，而且添加了更多的功能。

2.1 构造函数

public abstract class Buffer {

private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private int capacity;

// 在 direct buffers 中使用
long address;

Buffer(int mark, int pos, int lim, int cap) {
if (cap < 0)
throw new IllegalArgumentException("Negative capacity: " + cap);
this.capacity = cap;
limit(lim);
position(pos);
if (mark >= 0) {
if (mark > pos)
throw new IllegalArgumentException("mark > position: ("
+ mark + " > " + pos + ")");
this.mark = mark;
}
}
}

各属性变量的含义如下：

mark：初始值为-1，用于备份当前的position

position：初始值为0。position表示当前可以写入或读取数据的位置。当写入或读取一个数据后， position向前移动到下一个位置。

limit：

写模式下，limit表示最多能往Buffer里写多少数据，等于capacity值。

读模式下，limit表示最多可以读取多少数据。

capacity：缓存数组大小

2.2 主要方法

//返回容量
public final int capacity() {
return capacity;
}

// 返回当前位置
public final int position() {
return position;
}

//返回临界值
public final int limit() {
return limit;
}

//记录当前位置
public final Buffer mark() {
mark = position;
return this;
}

//恢复到之前记录位置
public final Buffer reset() {
int m = mark;
if (m < 0)
throw new InvalidMarkException();
position = m;
return this;
}

//清除缓冲区，即恢复变量的初始位置，但不清除缓冲区中的内容
public final Buffer clear() {
position = 0;
limit = capacity;
mark = -1;
return this;
}

//由写模式转为读模式
public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}

//重置position为0，从头读写数据或读数据
public final Buffer rewind() {
position = 0;
mark = -1;
return this;
}

3 ByteBuffer类

Java NIO 有以下Buffer类型

ByteBuffer

CharBuffer

DoubleBuffer

FloatBuffer

IntBuffer

LongBuffer

ShortBuffer

MappedByteBuffer

其中MappedByteBuffer的实现比较特殊，其余各对应一种基础数据类型的缓冲区，实现原理是差不多的，下面以ByteBuffer为例介绍。

ByteBuffer也是一个抽象类，它的实现类有HeapByteBuffer和DirectByteBuffer两种。

HeapByteBuffer：是在jvm虚拟机的堆上申请内存空间

DirectByteBuffer：是直接在物理内存中申请内存空间

3.1 Buffer的分配

要想获得一个Buffer对象首先要进行分配。 每一个Buffer类都有一个allocate方法。

// 堆上面的分配
public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
if (capacity < 0)
throw new IllegalArgumentException();
return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
}

// 直接在物理内存上分配
public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {
return new DirectByteBuffer(capacity);
}

3.2 ByteBuffer的读写

从ByteBuffer中读写数据有两种方式（其余Buffer类也一样）：

通过Channel类的

read

、

write

函数从Buffer中读写（后续Channel中介绍）

ByteBuffer的

get

、

put

函数

public abstract byte get();

public abstract byte get(int index);

public abstract ByteBuffer put(byte b);

public abstract ByteBuffer put(int index, byte b);

3.2 Compact函数

ByteBuffer类比基类Buffer多了Compact函数，

compact()

方法将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处。然后将position设到最后一个未读元素正后面。

limit

属性依然像

clear()

方法一样，设置成

capacity

。现在Buffer准备好写数据了，但是不会覆盖未读的数据。

public abstract ByteBuffer compact();

3.3 HeapByteBuffer子类

HeapByteBuffer是ByteBuffer的实现子类，内部是通过byte数组实现在堆上的缓冲区，其余的

get

、

put

、

compact

函数均通过数组下标操作实现，比较简单，源码就不列了。

protected final byte[] hb;

HeapByteBuffer(int cap, int lim) {

super(-1, 0, lim, cap, new byte[cap], 0);

}

HeapByteBuffer(byte[] buf, int off, int len) {

super(-1, off, off + len, buf.length, buf, 0);

}

3.4 DirectByteBuffer子类

DirectByteBuffer是在jvm堆外直接申请一块空间，其把文件映射到该内存空间中，与MappedByteBuffer较为类似，在特大文件的读写方面效率非常高。由于比较特殊，将在下一篇详细介绍。

（未完，待续）

参考

http://ifeve.com/java-nio-all/

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