Java 中 Buffer 类的进阶指南

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2024-01-15 14:38:42

在 Java 中，Buffer 类扮演着缓冲区的重要角色，它为各种 I/O 操作提供了灵活且高效的内存管理机制。本文深入探讨 Java 中 Buffer 类的使用，涵盖其基本概念、高级用法以及实用示例。

什么是缓冲区？

缓冲区是一种内存区域，用于临时存储数据，在输入/输出 (I/O) 操作中扮演着至关重要的角色。当数据从输入源 (例如文件或网络套接字) 读入内存或从内存写入输出目标时，缓冲区提供了一个中间层，提高了 I/O 操作的效率。

Java 中的 Buffer 类

Java 中的 Buffer 类是 java.nio 包的一部分，提供了抽象的缓冲区概念，可用于处理各种数据类型。它定义了一个通用接口，允许对不同的数据类型进行一致的操作。

Buffer 类的主要方法

Buffer 类提供了丰富的 API，用于操作缓冲区：

put() 和 get()： 写入和读取数据元素。
flip()： 将缓冲区从写入模式切换到读取模式。
clear()： 清空缓冲区。
compact()： 压缩缓冲区，丢弃已读取的数据。
limit()、position() 和 capacity()： 获取缓冲区限制、当前位置和容量。
mark() 和 reset()： 设置和返回缓冲区标记。

缓冲区的类型

Java 中的 Buffer 类具有几个子类，用于处理特定数据类型：

字节缓冲区 (ByteBuffer)： 存储字节。
整形缓冲区 (IntBuffer)： 存储整数。
浮点缓冲区 (FloatBuffer)： 存储浮点数。
字符缓冲区 (CharBuffer)： 存储字符。

直接缓冲区与非直接缓冲区

缓冲区还可以分为直接缓冲区和非直接缓冲区：

直接缓冲区： 数据直接存储在 Java 堆外内存中，无需进行额外的内存复制。
非直接缓冲区： 数据存储在 Java 堆中，在 I/O 操作期间需要进行额外的内存复制。

字节顺序

缓冲区支持字节顺序，它决定了多字节数据元素的存储方式：

大端序： 高位字节存储在低地址中。
小端序： 低位字节存储在低地址中。

实用示例

读取文本文件：

try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader("file.txt"))) {
    CharBuffer buffer = CharBuffer.allocate(1024);
    reader.read(buffer);
    buffer.flip();
    while (buffer.hasRemaining()) {
        System.out.print(buffer.get());
    }
}

写入二进制数据：

try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream("file.bin")) {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    buffer.put(0x12);
    buffer.put(0x34);
    buffer.flip();
    fos.write(buffer.array());
}