Merlin 的魔力：Merlin 的新 I/O 缓冲区的输入和输出
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Merlin 的魔力：
Merlin 的新 I/O 缓冲区的输入和输出
英文原文
内容:
缓冲区基础
缓冲区类型
直接 vs. 间接
内存映射文件
结束语
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了解如何操作 J2SE 1.4 的新 I/O 包
级别：初级
John Zukowski
jaz@zukowski.net
总裁，JZ Ventures 公司
2003 年 6 月
Merlin 的魔力
中，常驻 Java 编程专家 John Zukowski 展示了如何操作那些数据缓冲区来执行如读／写原语这样的任务以及如何使用内存映射文件。在以后的文章里，他将把这里所提到的概念扩展到套接字通道的使用。
Java 2 平台标准版（Java 2 Platform Standard Edition，J2SE）1.4 对 Java 平台的 I/O 处理能力做了大量更改。它不仅用流到流的链接方式继续支持以前
J2SE 发行版的基于流的 I/O 操作，而且 Merlin 还添加了新的功能 ― 称之为新 I/O
类（NIO），现在这些类位于
java.nio
包中。
I/O 执行输入和输出操作，将数据从文件或系统控制台等传送至或传送出应用程序。（有关
Java I/O 的其它信息，请参阅
参考资料
缓冲区基础
抽象的
Buffer
java.nio
包支持缓冲区的基础。
Buffer
的工作方式就象内存中用于读写基本数据类型的
RandomAccessFile
RandomAccessFile
一样，使用
Buffer
，所执行的下一个操作（读／写）在当前某个位置发生。执行这两个操作中的任一个都会改变那个位置，所以在写操作之后进行读操作不会读到刚才所写的内容，而会读到刚才所写内容之后的数据。
Buffer
提供了四个指示方法，用于访问线姓结构（从最高值到最低值）：
capacity()
：表明缓冲区的大小
limit()
：告诉您到目前为止已经往缓冲区填了多少字节，或者让您用
:limit(int newLimit)
来改变这个限制
position()
：告诉您当前的位置，以执行下一个读／写操作
mark()
：为了稍后用
reset()
进行重新设置而记住某个位置
缓冲区的基本操作是
get()
put()
；然而，这些方法在子类中都是针对每种数据类型的特定方法。为了说明这一情况，让我们研究一个简单示例，该示例演示了从同一个缓冲区读和写一个字符。在清单
1 中，
flip()
方法交换限制和位置，然后将位置置为 0，并废弃标记，让您读刚才所写的数据：
清单 1. 读／写示例
import java.nio.*;
...
CharBuffer buff = ...;
buff.put('A');
buff.flip();
char c = buff.get();
System.out.println("An A: " + c);
现在让我们研究一些具体的
Buffer
子类。
缓冲区类型
Merlin 具有 7 种特定的
Buffer
类型，每种类型对应着一个基本数据类型（不包括
boolean）：
ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer
在本文后面，我将讨论第 8 种类型
MappedByteBuffer
，它用于内存映射文件。如果您必须使用的类型不是这些基本类型，则可以先从
ByteBuffer
获得字节类型，然后将其转换成
Object
或其它任何类型。
正如前面所提到的，每个缓冲区包含
get()
put()
方法，它们可以提供类型安全的版本。通常，需要重载这些
get()
put()
方法。例如，有了
CharBuffer
，可以用
get()
获得下一个字符，用
get(int index)
获得某个特定位置的字符，或者用
get(char[] destination)
获得一串字符。静态方法也可以创建缓冲区，因为不存在构造函数。那么，仍以
CharBuffer
为例，用
CharBuffer.wrap(aString)
可以将
String
对象转换成
CharBuffer
。为了演示，清单 2 接受第一个命令行参数，将它转换成
CharBuffer
，并显示参数中的每个字符：
清单 2. CharBuffer 演示
import java.nio.*;
public class ReadBuff {
public static void main(String args[]) {
if (args.length != 0) {
CharBuffer buff = CharBuffer.wrap(args[0]);
for (int i=0, n=buff.length(); i
请注意，这里我使用了
get()
，而没有使用
get(index)
。我这样做的原因是，在每次执行
get()
操作之后，位置都会移动，所以不需要手工来声明要检索的位置。
直接 vs. 间接
既然已经了解了典型的缓冲区，那么让我们研究直接缓冲区与间接缓冲区之间的差别。在创建缓冲区时，可以要求创建直接缓冲区，创建直接缓冲区的成本要比创建间接缓冲区高，但这可以使运行时环境直接在该缓冲区上进行较快的本机 I/O 操作。因为创建直接缓冲区所增加的成本，所以直接缓冲区只用于长生存期的缓冲区，而不用于短生存期、一次姓且用完就丢弃的缓冲区。而且，只能在
ByteBuffer
这个级别上创建直接缓冲区，如果希望使用其它类型，则必须将
Buffer
转换成更具体的类型。为了演示，清单
3 中代码的行为与清单 2 的行为一样，但清单 3 使用直接缓冲区：
清单 3. 列出网络接口
import java.nio.*;
public class ReadDirectBuff {
public static void main(String args[]) {
if (args.length != 0) {
String arg = args[0];
int size = arg.length();
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(size*2);
CharBuffer buff = byteBuffer.asCharBuffer();
buff.put(arg);
buff.rewind();
for (int i=0, n=buff.length(); i
在上面的代码中，请注意，不能只是将
String
包装在直接
ByteBuffer
中。必须首先创建一个缓冲区，先填充它，然后将位置倒回起始点，这样才能从头读。还要记住，字符长度是字节长度的两倍，因此示例中会有
size*2
内存映射文件
第 8 种
Buffer
MappedByteBuffer
只是一种特殊的
ByteBuffer
MappedByteBuffer
将文件所在区域直接映射到内存。通常，该区域包含整个文件，但也可以只映射部分文件。所以，必须指定要映射文件的哪部分。而且，与其它
Buffer
对象一样，这里没有构造函数；必须让
java.nio.channels.FileChannel
map()
方法来获取
MappedByteBuffer
。此外，无需过多涉及通道就可以用
getChannel()
方法从
FileInputStream
FileOutputStream
FileChannel
。通过从命令行传入文件名来读取文本文件的内容，清单 4 显示了
MappedByteBuffer
清
