2015-03 update 增加实例

ByteBuffer 概览

ByteBuffer抽象类是Java NIO里用得最多的Buffer，此类定义了除 boolean 之外，读写所有其他基本类型值的方法。它包含两个实现方式： HeapByteBuffer是基于Java堆的实现，ByteBuffer.allocate(int)返回的是HeapByteBuffer. DirectByteBuffer则使用了unsafe的API进行了堆外的实现，ByteBuffer.allocateDirect(int)返回的是DirectByteBuffer。

HeapByteBuffer分配在jvm的堆（如新生代）上，和其它对象一样，由gc来扫描、回收。 DirectByteBuffer的内容可以驻留在常规的垃圾回收堆之外，因此，它们对应用程序的内存需求量造成的影响可能并不明显。所以，建议将直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本机 I/O 操作影响的大型、持久的缓冲区。

非线程安全

ByteBuffer 继承结构

public abstract class ByteBuffer
extends Buffer
implements Comparable<ByteBuffer>

ByteBuffer 属性

• buff buff即内部用于缓存的数组。
• capacity ByteBuffer的存储容量。
• limit 在Buffer上进行的读写操作都不能越过这个下标。 写数据到buffer中时，limit一般和capacity相等；当读数据时，limit代表buffer中有效数据的长度。
• position 读/写操作的当前下标。 当使用buffer的相对位置进行读/写操作时，读/写会从这个下标进行，并在操作完成后，buffer会更新下标的值。
• mark 一个临时存放的位置下标，便于某些时候回到该位置。 调用mark()会将mark设为当前的position的值，以后调用reset()会将position属性设置为mark的值。

不变式：0 <= mark <= position <= limit <= capacity

put()

将给定的字节写入此缓冲区的当前位置，然后该位置递增。

flip()

反转此缓冲区。首先将限制设置为当前位置，然后将位置设置为 0。如果已定义了标记，则丢弃该标记。

public final Buffer flip() {
	limit = position;
	position = 0;
	mark = -1;
	return this;
}

在一系列通道读取或放置 操作之后，调用此方法为一系列通道写入或相对获取 操作做好准备。例如：

buf.put(magic);    // Prepend header
in.read(buf);      // Read data into rest of buffer
buf.flip();        // Flip buffer
out.write(buf);    // Write header + data to channel

当将数据从一个地方传输到另一个地方时，经常将此方法与 compact()方法一起使用。

get()

从buffer里读一个字节，并把postion移动一位。上限是limit，即写入数据的最后位置。

clear()

清除此缓冲区。将位置设置为 0，将限制设置为容量，并丢弃标记。

public final Buffer clear() {
	position = 0;
	limit = capacity;
	mark = -1;
	return this;
} 

rewind()

重绕此缓冲区。将位置设置为 0 并丢弃标记。

public final Buffer rewind() {
position = 0;
mark = -1;
return this;
}

在一系列通道写入或获取 操作之前调用此方法（假定已经适当设置了限制）。例如：

out.write(buf);    // Write remaining data
buf.rewind();      // Rewind buffer
buf.get(array);    // Copy data into array    

compact()

将position到limit的数据复制到缓冲区的开始位置，为后续的put()/read()调用让出空间。

public ByteBuffer compact() {
	System.arraycopy(hb, ix(position()), hb, ix(0), remaining());
	position(remaining());
	limit(capacity());
	return this;
}

public final int remaining() {
	return limit - position;
}

mark()

在此缓冲区的位置设置标记(mark=position)。

reset()

将position设置为mark的值(如果mark>=0)。

ByteBuffer的底层结构清晰，不复杂，源码仍是弄清原理的最佳文档。

基于ByteBuff, Channel的文件拷贝

public static void nioCopyFile(String src, String dest) throws IOException {
		FileInputStream fis = null;
		FileOutputStream fos = null;
		try {
			fis = new FileInputStream(src);
			fos = new FileOutputStream(dest);
			
			FileChannel readChannel = fis.getChannel();
			FileChannel writeChannel = fos.getChannel();
			
			ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(4096);
			//ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocateDirect(4096);
			
			// ByteBuffer.clear() and ByteBuffer.flip() will change limit and position field.
			while(true) {
				buff.clear();
				if(readChannel.read(buff) == -1) {
					break;
				}
				buff.flip();
				writeChannel.write(buff);
			}
		}
		finally {
			if(fis != null)
				fis.close();
			if(fos != null)
				fos.close();
		}
}

分别对比了基于ByteBuffer和DirectBuffer在本地拷贝文件大小分别为1,121,208，135,815,584和1,360,875,520Byte的比较， ByteBuffer用时分别为181，825，13435ms。 DirectBuffer用时分别为11，448，19378ms。

疑惑的是在文件大于1G时，为啥DirectBuffer的性能比ByteBuffer低(经过多次测试)？ 将缓存大小设为40960Byte，仍得到相似的结果。

ByteBuffer分配在堆空间，DirectBuffer分配在物理内存上，不受JVM堆的影响，创建和销毁DirectBuffer的代价高于ByteBuffer。 在频繁创建和销毁Buffer的场合，不适宜用DirectBuffer。