知识大全非阻塞I/O的缓冲区（Buffer）

Posted 2022-07-19 知

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Java网络编程从入门到精通（33）：非阻塞I/O的缓冲区（Buffer） 以下文字资料是由(全榜网网www.cha138.com)小编为大家搜集整理后发布的内容，让我们赶快一起来看一下吧！

　　如果将同步I/O方式下的数据传输比做数据传输的零星方式（这里的零星是指在数据传输的过程中是以零星的字节方式进行的）那么就可以将非阻塞I/O方式下的数据传输比做数据传输的集装箱方式（在字节和低层数据传输之间多了一层缓冲区因此可以将缓冲区看做是装载字节的集装箱）大家可以想象如果我们要运送比较少的货物用集装箱好象有点不太合算而如果要运送上百吨的货物用集装箱来运送的成本会更低在数据传输过程中也是一样如果数据量很小时使用同步I/O方式会更适合如果数据量很大时（一般以G为单位）使用非阻塞I/O方式的效率会更高因此从理论上说数据量越大使用非阻塞I/O方式的单位成本就会越低产生这种结果的原因和缓冲区的一些特性有着直接的关系在本节中将对缓冲区的一些主要特性进行讲解使读者可以充分理解缓冲区的概念并能通过缓冲区来提高程序的执行效率

　　创建缓冲区

　　Java提供了七个基本的缓冲区分别由七个类来管理它们都可以在java nio包中找到这七个类如下所示

　　ByteBuffer

　　ShortBuffer

　　IntBuffer

　　CharBuffer

　　FloatBuffer

　　DoubleBuffer

　　LongBuffer

　　这七个类中的方法类似只是它们的返回值或参数和相应的简单类型相对应如ByteBuffer类的get方法返回了byte类型的数据而put方法需要一个byte类型的参数在CharBuffer类中的get和put方法返回和传递的数据类型就是char 这七个类都没有public构造方法因此它们不能通过new来创建相应的对象实例这些类都可以通过两种方式来创建相应的对象实例

　　通过静态方法allocate来创建缓冲区

　　这七类都有一个静态的allocate方法通过这个方法可以创建有最大容量限制的缓冲区对象 allocate的定义如下

　　ByteBuffer类中的allocate方法

　　 public static ByteBuffer allocate(int capacity)

　　IntBuffer类中的allocate方法

　　 public static IntBuffer allocate(int capacity)

　　其他五个缓冲区类中的allocate 方法定义和上面的定义类似只是返回值的类型是相应的缓冲区类

　　allocate方法有一个参数capacity 用来指定缓冲区容量的最大值 capacity的不能小于否则会抛出一个IllegalArgumentException异常使用allocate来创建缓冲区并不是一下子就分配给缓冲区capacity大小的空间而是根据缓冲区中存储数据的情况来动态分配缓冲区的大小（实际上在低层Java采用了数据结构中的堆来管理缓冲区的大小）因此这个capacity可以是一个很大的值如 * （ M） allocate的使用方法如下

　　 ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer allocate( );IntBuffer intBuffer = IntBuffer allocate( );

　　在使用allocate创建缓冲区时应用注意 capacity的含义随着缓冲区的不同而不同如创建字节缓冲区时 capacity指的是字节数而在创建整型（int）缓冲区时 capacity指的是int型值的数目如果转换成字数 capacity的值应该乘如上面代码中的intBuffer缓冲区最大可容纳的字节数是 * = 个

　　通过静态方法wrap来创建缓冲区

　　使用allocate方法可以创建一个空的缓冲区而wrap方法可以利用已经存在的数据来创建缓冲区 wrap方法可以将数组直接转换成相应类型的缓冲区 wrap方法有两种重载形式它们的定义如下

　　ByteBuffer类中的wrap方法

　　 public static ByteBuffer wrap(byte[] array)public static ByteBuffer wrap(byte[] array int offset int length)

　　IntBuffer类中的wrap方法

　　 public static IntBuffer wrap(byte[] array)public static IntBuffer wrap(byte[] array int offset int length)

　　其他五个缓冲区类中的wrap 方法定义和上面的定义类似只是返回值的类型是相应的缓冲区类

　　在wrap方法中的array参数是要转换的数组（如果是其他的缓冲区类数组的类型就是相应的简单类型如IntBuffer类中的wrap方法的array就是int[]类型） offset是要转换的子数组的偏移量也就是子数组在array中的开始索引 length是要转换的子数组的长度利用后两个参数可以将array数组中的一部分转换成缓冲区对象它们的使用方法如下

　　 byte[] myByte = new byte[] ;int[] myInt = new int[] ;ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer wrap(myByte);IntBuffer intBuffer = IntBuffer wrap(myInt );

　　可以通过缓冲区类的capacity方法来得到缓冲区的大小 capacity方法的定义如下

　　 public final int capacity()

　　如果使用allocate方法来创建缓冲区 capacity方法的返回值就是capacity参数的值而使用wrap方法来创建缓冲区 capacity方法的返回值是array数组的长度但要注意使用wrap来转换array的字数组时 capacity的长度仍然是原数组的长度如上面代码中的intBuffer缓冲区的capacity值是而不是

　　除了可以将数组转换成缓冲区外也可以通过缓冲区类的array方法将缓冲区转换成相应类型的数组 IntBuffer类的array方法的定义方法如下（其他缓冲区类的array的定义类似）

　　 public final int[] array()

　　下面的代码演示了如何使用array方法将缓冲区转换成相应类型的数组

　　 int[] myInt = new int[] ;IntBuffer intBuffer = IntBuffer wrap(myInt );for (int v : intBuffer array()) System out print(v + );

　　在执行上面代码后我们发现输出的结果是而不是这说明在将子数组转换成缓冲区的过程中实际上是将整个数组转换成了缓冲区这就是用wrap包装子数组后 capacity的值仍然是原数组长度的真正原因在使用array方法时应注意在以下两种缓冲区中不能使用array方法

　　只读的缓冲区如果使用只读缓冲区的array方法将会抛出一个ReadOnlyBufferException异常

　　使用allocateDirect方法创建的缓冲区

　　如果调用这种缓冲区中的array方法将会抛出一个UnsupportedOperationException异常

　　可以通过缓冲区类的hasArray方法来判断这个缓冲区是否可以使用array方法如果返回true 则说明这个缓冲区可以使用array方法否则使用array方法将会抛出上述的两种异常之一

　　注意使用array方法返回的数组并不是缓冲区数据的副本被返回的数组实际上就是缓冲区中的数据也就是说 array方法只返回了缓冲区数据的引用当数组中的数据被修改后缓冲区中的数据也会被修改返之也是如此关于这方面内容将在下一节读写缓冲区中的数据中详细讲解

　　在上述的七个缓冲区类中 ByteBuffer类和CharBuffer类各自还有另外一种方法来创建缓冲区对象

　　● ByteBuffer类

　　可以通过ByteBuffer类的allocateDirect方法来创建ByteBuffer对象 allocateDirect方法的定义如下

　　 public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity)

　　使用allocateDirect方法可以一次性分配capacity大小的连续字节空间通过allocateDirect方法来创建具有连续空间的ByteBuffer对象虽然可以在一定程度上提高效率但这种方式并不是平台独立的也就是说在一些操作系统平台上使用allocateDirect方法来创建ByteBuffer对象会使效率大幅度提高而在另一些操作系统平台上性能会表现得非常差而且allocateDirect方法需要较长的时间来分配内存空间在释放空间时也较慢因此在使用allocateDirect方法时应谨慎

　　通过isDirect方法可以判断缓冲区对象（其他的缓冲区类也有isDirect方法因为 ByteBuffer对象可以转换成其他的缓冲区对象这部分内容将在后面讲解）是用哪种方式创建的如果isDirect方法返回true 则这个缓冲区对象是用allocateDirect方法创建的否则就是用其他方法创建的缓冲区对象

　　● CharBuffer类

　　我们可以发现上述的七种缓冲区中并没有字符串缓冲区而字符串在程序中却是最常用的一种数据类型不过不要担心虽然java nio包中并未提供字符串缓冲区但却可以将字符串转换成字符缓冲区（就是CharBuffer对象）在CharBuffer类中的wrap方法除了上述的两种重载形式外又多了两种重载形式它们的定义如下

　　 public static CharBuffer wrap(CharSequence csq)public static CharBuffer wrap(CharSequence csq int start int end)

　　其中csq参数表示要转换的字符串但我们注意到csq的类型并不是String 而是CharSequence CharSequence类Java中四个可以表示字符串的类的父类这四个类是String StringBuffer StringBuilder和CharBuffer（大家要注意 StringBuffer和本节讲的缓冲区类一点关系都没有这个类在java lang包中）也就是说 CharBuffer类的wrap方法可以将这四个类的对象转换成CharBuffer对象

　　另外两个参数start和end分别是子字符串的开始索引和结束索引的下一个位置如将字符串中的转换成CharBuffer对象的语句如下

　　 CharBuffer cb = CharBuffer wrap( );

　　下面的代码演示了如何使用wrap方法将不同形式的字符串转换成CharBuffer对象

cha138/Article/program/Java/hx/201311/26505

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