Java Buffer介紹

一、什麼是Java Buffer?

Java Buffer是Java NIO中的一個核心類，用於存儲數據。它是一個數組，用來保存各種數據類型，例如int、float、long、double等等。與普通的數組相比，Buffer類提供了更為靈活和方便的使用方式。

在NIO中，Buffer類可以被用來與通道Channel進行交互，數據可以從通道讀入Buffer中，也可以從Buffer中寫入通道。Buffer類還可以被用來在內存中保存數據，這些數據能夠被某些網絡庫直接使用。

二、Java Buffer的類型

Java Buffer類有7種類型：

• ByteBuffer
• CharBuffer
• ShortBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• FloatBuffer
• DoubleBuffer

每種類型的Buffer類都有其特定的應用場景。例如，ByteBuffer常用於網絡傳輸（因為網絡傳輸一般都是字節流），而CharBuffer則適用於處理文本數據。

三、Java Buffer的基本用法

首先是Buffer類的創建。創建Buffer實例有兩種方式，一種是通過allocate()方法創建，另一種是通過wrap()方法創建。

//使用allocate()方法創建一個大小為8的ByteBuffer
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(8);

//使用wrap()方法創建一個包含一個byte數組的ByteBuffer
byte[] byteArray = {1, 2, 3, 4};
ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.wrap(byteArray);

接下來是Buffer的讀寫操作。Buffer類有兩種模式，分別是讀模式和寫模式。在讀模式下，調用get()方法可以讀取數據；在寫模式下，調用put()方法可以寫入數據。

//寫模式
byteBuffer.put((byte) 1);
byteBuffer.put((byte) 2);
byteBuffer.put((byte) 3);

//讀模式
byteBuffer.flip();
System.out.println(byteBuffer.get()); //打印1
System.out.println(byteBuffer.get()); //打印2
System.out.println(byteBuffer.get()); //打印3

在進行讀寫操作時，需要注意Buffer的兩個指針位置。一個是position，表示當前正在讀或寫的位置；另一個是limit，表示緩衝區數據的上限（即緩衝區能夠達到的最大容量）。

當Buffer在寫模式下時，position表示下一次寫入的位置，limit等於capacity。在讀模式下時，position表示下一次讀取的位置，limit等於寫入數據的長度。

System.out.println(byteBuffer.position()); //打印3
System.out.println(byteBuffer.limit()); //打印8
byteBuffer.flip();
System.out.println(byteBuffer.position()); //打印0
System.out.println(byteBuffer.limit()); //打印3

四、Java Buffer和通道Channel的交互

Buffer類經常用於與通道Channel進行交互。例如，我們可以利用Buffer來同時讀入或寫入多個字節，提高IO效率。

我們可以通過調用Channel的read()方法將數據讀入Buffer，在讀取完成後，Buffer的position會被自動更新。同樣，我們也可以通過調用Channel的write()方法將數據寫入Buffer，在寫入完成後，Buffer的position也會被自動更新。

try (FileChannel channel = new RandomAccessFile("test.txt", "rw").getChannel()) {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    int bytesRead = channel.read(buffer);
    while (bytesRead != -1) {
        System.out.println("Read " + bytesRead + " bytes from channel into buffer");
        buffer.flip();
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.print((char) buffer.get());
        }
        buffer.clear();
        bytesRead = channel.read(buffer);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

五、Java Buffer的其他常用方法

除了上述介紹的讀寫方法和創建Buffer實例的方法，Buffer類還提供了其他常用方法。其中，常用的方法包括：

• clear()：清空緩衝區，將position設置為0，limit設置為capacity。
• flip()：切換Buffer的模式，從寫模式切換到讀模式，將position設置為0，limit設置為當前position的值。
• rewind()：將position設置為0，可以重複讀取緩衝區的數據。
• compact()：將未讀取的數據移到緩衝區的起始位置，方便繼續寫入數據。
• mark()和reset()：mark()可以標記當前position的值，reset()可以將position設置為mark()的值。

六、總結

Java Buffer是一個非常重要的類，廣泛應用於Java NIO中。在進行IO操作時，使用Buffer可以提高效率；在進行網絡編程時，使用ByteBuffer可以更好地支持二進制數據的傳輸；在進行文件操作時，使用Channel可以更好地支持大文件的讀取。

因此，熟練掌握Buffer類的使用，對於Java工程師來說是非常重要的。