6. 彤哥說netty系列之Java NIO核心元件之Buffer
——日拱一卒，不期而至！
你好，我是彤哥，本篇是netty系列的第六篇。
簡介
上一章我們一起學習了Java NIO的核心元件Channel，它可以看作是實體與實體之間的連線，而且需要與Buffer互動，這一章我們就來學習一下Buffer的特性。
概念
Buffer用於與Channel互動時使用，通過上一章的學習我們知道，資料從Channel讀取到Buffer，或者從Buffer寫入Channel。
Buffer本質上是一個記憶體塊，可以向裡面寫入資料，或者從裡面讀取資料，在Java中它被包裝成了Buffer物件，並提供了一系列的方法用於操作這個記憶體塊。
屬性
為了更好地理解Buffer的資料結構，我們必須熟悉它的三個常用屬性：
- capacity：容量
- position：當前位置
- limit：限制長度
在讀模式和寫模式下，position和limit的位置有所不同，見下圖：
capacity
Buffer作為一個儲存塊，是有固定大小的，這個固定大小我們稱作“容量”。
當Buffer寫滿之後，需要先清空或者讀取資料，才能繼續寫入新的資料。
position
寫模式下，position從0開始，每寫入一個單位的資料，position前進一位，position最大可到達(capacity-1)的位置。
當Buffer從寫模式切換為讀模式時，position將重置為0。讀取資料時，同樣地，position每讀取一個單位，前進一位，此時，position最大可到達limit的位置（實際最大可讀取的位置是(limit-1)）。
limit
寫模式下，limit最大值等於capacity。
讀模式下，limit最大值等於切換為讀模式時position的值，本文來源工從號彤哥讀原始碼。
這裡可能有點繞，position類似於陣列的下標，是從0開始的，limit表示最大可以讀取或者寫入的長度，capacity表示最大的容量，limit和capacity不是下標，類似於陣列的長度，所以跟position比較需要-1。在寫模式下，position指向的是下一個待寫入的位置；在讀模式下，position指向的是下一個待讀取的位置。
型別
Java NIO自帶的Buffer型別有：
- ByteBuffer
- MappedByteBuffer
- CharBuffer
- ShortBuffer
- IntBuffer
- LongBuffer
- FloatBuffer
- DoubleBuffer
與基本型別一樣，每一種Buffer的基本單位長度不一樣罷了。
其中，MappedByteBuffer是一種特殊的ByteBuffer，它使用記憶體對映的方式載入物理檔案，並不會耗費同等大小的實體記憶體，是一種直接操作堆外記憶體的方式，讀寫效能比較高。
基本用法
上面我們學習了Buffer的資料結構以及常用的Buffer型別，它們怎麼使用呢？常見的用法主要有四種：
- 將資料寫入Buffer
- 切換為讀模式flip()
- 從Buffer中讀取資料
- 清空資料並切換為寫模式clear()或者compact()
來個栗子
public class FileChannelTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 從檔案獲取一個FileChannel
FileChannel fileChannel = new RandomAccessFile("D:\\object.txt","rw").getChannel();
// 分配一個Byte型別的Buffer
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
// 將FileChannel中的資料讀出到buffer中，-1表示讀取完畢
// buffer預設為寫模式，本文來源工從號彤哥讀原始碼
// read()方法是相對channel而言的，相對buffer就是寫
while ((fileChannel.read(buffer)) != -1) {
// buffer切換為讀模式
buffer.flip();
// buffer中是否有未讀資料
while (buffer.hasRemaining()) {
// 讀取資料
System.out.print((char)buffer.get());
}
// 清空buffer，為下一次寫入資料做準備
// clear()會將buffer再次切換為寫模式
buffer.clear();
}
}
}複製程式碼allocate()
要獲取一個Buffer物件，必須先分配它，每個Buffer類都有一個allocate()方法用於分配Buffer物件。
以下示例分配了一個容量為1024的ByteBuffer物件：
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);複製程式碼下面是分配了一個容量為48的CharBuffer的物件：
CharBuffer buf = CharBuffer.allocate（48）;複製程式碼將資料寫入Buffer
將資料寫入Buffer有兩種形式：
- 從Channel讀出資料並寫入Buffer，也叫從Channel讀入Buffer
- 呼叫Buffer自己的put()方法寫入資料
從Channel讀入Buffer的示例如下：
int bytesRead = inChannel.read（buf）; //讀入Buffer複製程式碼Buffer自己put()寫入資料的示例如下：
buf.put（127）;複製程式碼當然，put()有很多不同的型別，比如在特定位置寫入，寫入不同型別的資料等等，可以在IDEA中按F12檢視。
flip()
flip()方法用於將Buffer從寫模式切換為讀模式，position將切換到0位置，且limit將切換到剛才position的位置。
也就是說，position變成了可讀資料的首位，limit表示可以讀取的最大資料長度。
從Buffer中讀取資料
從Buffer中讀取資料也有兩種形式：
- 從Buffer讀取資料，並寫入Channel，也叫作從Buffer寫入Channel
- 呼叫Buffer自己的get()方法讀取資料
從Buffer寫入Channel的示例如下：
// 本文來源工從號彤哥讀原始碼
int bytesWritten = inChannel.write（buf）;複製程式碼呼叫Buffer自己的get()方法讀取資料的示例如下：
byte aByte = buf.get(); 複製程式碼當然，get()有很多不同的型別，比如從特定的位置讀取，讀取不同型別的資料等等，可以在IDEA中按F12檢視。
rewind()
rewind()方法會重置position為0，但limit保持不變，因此可以用來重新讀取資料。通常是在重新讀取資料之前呼叫。
clear()
clear()方法用於清空整個Buffer，並將Buffer從讀模式切換回寫模式，且position歸位到0位置。
compact()
compact()方法用於清空已讀取的資料，並將未讀取的資料移至Buffer的頭部，position的位置移動到從頭開始計算的未讀取的資料的下一個位置，它也會將Buffer從讀模式切換回寫模式。
mark() 和 reset()
mark()方法用於標記給定位置，然後可以在之後通過reset()方法重新回到mark的位置，示例如下：
buffer.mark（）;
//多次呼叫buffer.get（），例如在解析過程中。
buffer.reset（）; //將位置重新設定為標記。 複製程式碼總結
今天我們學習了Java NIO核心元件Buffer，它經常跟Channel聯合起來使用。講到這裡我們一直在使用FileChannel在舉例，那麼它們到底跟網路程式設計有什麼關係呢？請聽下回分解。
參考
http://tutorials.jenkov.com/java-nio/channels.html
最後，也歡迎來我的工從號彤哥讀原始碼系統地學習原始碼&架構的知識。
