ByteBuffer · 《Java 編程思想》第五版

## ByteBuffer 有且僅有 **ByteBuffer**（字節緩沖區，保存原始字節的緩沖區）這一類型可直接與通道交互。查看 `java.nio.`**ByteBuffer** 的 JDK 文檔，你會發現它是相當基礎的：通過初始化某個大小的存儲空間，再使用一些方法以原始字節形式或原始數據類型來放置和獲取數據。但是我們無法直接存放對象，即使是最基本的 **String** 類型數據。這是一個相當底層的操作，也正因如此，使得它與大多數操作系統的映射更加高效。舊式 I/O 中的三個類分別被更新成 **FileChannel**（文件通道），分別是：**FileInputStream**、**FileOutputStream**，以及用于讀寫的 **RandomAccessFile** 類。注意，這些都是符合底層 **NIO** 特性的字節操作流。另外，還有 **Reader** 和 **Writer** 字符模式的類是不產生通道的。但 `java.nio.channels.`**Channels** 類具有從通道中生成 **Reader** 和 **Writer** 的實用方法。下面來練習上述三種類型的流生成可讀、可寫、可讀/寫的通道： ```java // (c)2017 MindView LLC: see Copyright.txt // 我們不保證這段代碼用于其他用途時是否有效 // 訪問 http://OnJava8.com 了解更多信息 // 從流中獲取通道 import java.nio.*; import java.nio.channels.*; import java.io.*; public class GetChannel { private static String name = "data.txt"; private static final int BSIZE = 1024; public static void main(String[] args) { // 寫入一個文件: try( FileChannel fc = new FileOutputStream(name) .getChannel() ) { fc.write(ByteBuffer .wrap("Some text ".getBytes())); } catch(IOException e) { throw new RuntimeException(e); } // 在文件尾添加： try( FileChannel fc = new RandomAccessFile( name, "rw").getChannel() ) { fc.position(fc.size()); // 移動到結尾 fc.write(ByteBuffer .wrap("Some more".getBytes())); } catch(IOException e) { throw new RuntimeException(e); } // 讀取文件e: try( FileChannel fc = new FileInputStream(name) .getChannel() ) { ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(BSIZE); fc.read(buff); buff.flip(); while(buff.hasRemaining()) System.out.write(buff.get()); } catch(IOException e) { throw new RuntimeException(e); } System.out.flush(); } } ``` 輸出結果： ``` Some text Some more ``` 我們這里所講的任何流類，都可以通過調用 `getChannel( )` 方法生成一個 **FileChannel**（文件通道）。**FileChannel** 的操作相當基礎：操作 **ByteBuffer** 來用于讀寫，并獨占式訪問和鎖定文件區域(稍后將對此進行描述)。將字節放入 **ByteBuffer** 的一種方法是直接調用 `put()` 方法將一個或多個字節放入 **ByteBuffer**；當然也可以是其它基本類型的數據。此外，參考上例，我們還可以調用 `wrap()` 方法包裝現有字節數組到 **ByteBuffer**。執行此操作時，不會復制底層數組，而是將其用作生成的 **ByteBuffer** 存儲。這樣產生的 **ByteBuffer** 是數組“支持”的。 data.txt 文件被 **RandomAccessFile** 重新打開。**注意**，你可以在文件中移動 **FileChanne**。在這里，它被移動到末尾，以便添加額外的寫操作。對于只讀訪問，必須使用靜態 `allocate()` 方法顯式地分配 **ByteBuffer**。**NIO** 的目標是快速移動大量數據，因此 **ByteBuffer** 的大小應該很重要 —— 實際上，這里設置的 1K 都可能偏小了(我們在工作中應該反復測試以找到最佳大小)。通過使用 `allocateDirect()` 而不是 `allocate()` 來生成與操作系統具備更高耦合度的“直接”緩沖區，也有可能獲得更高的速度。然而，這種分配的開銷更大，而且實際效果因操作系統的不同而有所不同，因此，在工作中你必須再次測試程序，以檢驗直接緩沖區是否能為你帶來速度上的優勢。一旦調用 **FileChannel** 類的 `read()` 方法將字節數據存儲到 **ByteBuffer** 中，你還必須調用緩沖區上的 `flip()` 方法來準備好提取字節（這聽起來有點粗糙，實際上這已是非常低層的操作，且為了達到最高速度）。如果要進一步調用 `read()` 來使用 **ByteBuffer** ，還需要每次 `clear()` 來準備緩沖區。下面是個簡單的代碼示例: ```java // newio/ChannelCopy.java // 使用 channels and buffers 移動文件 // {java ChannelCopy ChannelCopy.java test.txt} import java.nio.*; import java.nio.channels.*; import java.io.*; public class ChannelCopy { private static final int BSIZE = 1024; public static void main(String[] args) { if(args.length != 2) { System.out.println( "arguments: sourcefile destfile"); System.exit(1); } try( FileChannel in = new FileInputStream( args[0]).getChannel(); FileChannel out = new FileOutputStream( args[1]).getChannel() ) { ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(BSIZE); while(in.read(buffer) != -1) { buffer.flip(); // 準備寫入 out.write(buffer); buffer.clear(); // 準備讀取 } } catch(IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } } ``` **第一個FileChannel** 用于讀取；**第二個FileChannel** 用于寫入。當 **ByteBuffer** 分配好存儲，調用 **FileChannel** 的 `read()` 方法返回 **-1**（毫無疑問，這是來源于 Unix 和 C 語言）時，說明輸入流讀取完了。在每次 `read()` 將數據放入緩沖區之后，`flip()` 都會準備好緩沖區，以便 `write()` 提取它的信息。在 `write()` 之后，數據仍然在緩沖區中，我們需要 `clear()` 來重置所有內部指針，以便在下一次 `read()` 中接受數據。但是，上例并不是處理這種操作的理想方法。方法 `transferTo()` 和 `transferFrom()` 允許你直接連接此通道到彼通道： ```java // newio/TransferTo.java // 使用 transferTo() 在通道間傳輸 // {java TransferTo TransferTo.java TransferTo.txt} import java.nio.channels.*; import java.io.*; public class TransferTo { public static void main(String[] args) { if(args.length != 2) { System.out.println( "arguments: sourcefile destfile"); System.exit(1); } try( FileChannel in = new FileInputStream( args[0]).getChannel(); FileChannel out = new FileOutputStream( args[1]).getChannel() ) { in.transferTo(0, in.size(), out); // Or: // out.transferFrom(in, 0, in.size()); } catch(IOException e) { throw new RuntimeException(e); } } } ``` 可能不會經常用到，但知道這一點很好。