缓存

缓存的意思是中间存储，相当于中转站，积累一定的货物，再往目的地运送。如果没有中转站，就会出现一件一件的运送，耗费大量的人力物力。

缓存的基类是：Buffer

缓存的基本子类有：Char/Byte/Short/Int/Long/Float/Double + Buffer

缓存一般用一个数组做存储，array()方法可以获取这个数组，但并不是所有Buffer都能够获取这个数组，使用hasArray()方法的返回值，查看Buffer是否能获取数组。有两种情况，Buffer是不能获取数组。

第一种情况，直接存储的Buffer：使用new创建一个数组，这个数组使用的存储空间是堆空间，如果使用JIN，然后直接从内存中开辟空间，这样就可以节省堆空间，解决一些堆空间不足的情况。因此，Buffer分堆存储，和直接存储。堆存储的Buffer使用allocate(int)静态方法创建，直接存储的Buffer使用allocateDirect(int)静态方法创建，wrap(...)静态方法是自己提供一个数组来创建Buffer，自己提供的数组肯定是属于堆空间上的。使用isDirect()方法，可以查看Buffer是否为直接储存，否则为堆存储。

第二种情况，只读模式的Buffer：缓存的基本操作就是读和写，使用get()方法进行读取操作，使用put()方法进行写入操作。Buffer创建的时候，既可以读，也可以写。有一种需求，Buffer需要提供给其它操作者，但只能读，不能写。使用asReadOnlyBuffer()方法就能创建出一个只读Buffer，这个只读Buffer与原Buffer是共享同一个数组，共享数组可以达到节省空间的目的。因此，为了不让操作者进行写操作，只读模式的Buffer就不允许操作者获得里面的数组。使用isReadOnly()方法，查看Buffer是否只读。

缓存在读取和写入数组单元时，其操作位与实际操作位会有偏差，使用arrayOffset()方法，可以获得这个偏差量。以下方法的参数和返回值，都是相对于偏差量的。

• 当前操作位：position()/position(int)
• 操作结束位：limit()/limit(int)
• 操作结束位的最大值：capacity()

每次操作完后，当前操作位就会指向下一个数组单元。一直到操作结束位时，缓存就不允许再操作。通过limit()-position()，也可以使用remaining()方法，查看剩余操作量。使用hasRemaining()方法，查看是否还能操作。

当前操作位与操作结束位可以通过position(int)和limit(int)方法单独调整，也可以通过其它方法进行整体调整。

• clear()方法，调整position为0，limit为capacity，表示清空数据，等待新数据写入。
• flip()方法，调整limi为position，position为0，表示从写模式切换为读模式。
• rewind()方法，调整position为0，表示重头操作（读/写）。
• reset()方法，调整position为回档位，表示操作从回档位开始。回档位是需要事先使用mark()方法标记当前操作位为回档位，回档位不能大于当接操作位，否则在调整过程中，回档位被消除。
• compact()方法，把未读数据复制至开始位置，调整position为剩余量，调整limit为capacity，表示清除已读数据，保留未读数据，并等待写入数据。

（注：图源于http://www.cnblogs.com/hvicen/p/6138690.html）

该图表示出Buffer在写与读的时候，limit所处的位置，左边是写模式，右边是读模式。使用flip()方法，使写模式转变为读模式。使用clear()和compact()方法，使读模式转变为写模式，clear()是清空所有数据，compact()只清除已读数据，保留未读数据。

使用duplicate()方法，拷贝出一个属性和状态一致的Buffer，两个Buffer是共享数组。

使用slice()方法，构建出一个Buffer，这个Buffer以当前操作位的实际操作位为偏差量，以剩余操作量为操作结束位的最大值。换句话说，slice的意思是切片，切出一个从当前操作位到操作结束位的Buffer，这个Buffer的读与写只能在这一段上面进行，同样切出来的Buffer与原Buffer是共享数组。

一个数据单元可以切分成多个字节，例如一个整型数据可以切分成四个字节，存储在数组时，可以从高位到低位存储，也可以从低位到高位存储。使用order()/order(ByteOrder)方法，可以查看和设置一个数据单元的排列方式，低位到高位排列为ByteOrder.BIG_ENDIAN，高位到低位排列为ByteOrder.LITTLE_ENDIAN。使用ByteOrder.nativeOrder()方法，查看本地的数据排列方式。

关于CharBuffer与ByteBuffer之间的编码与解码的转换，如图所示：

示例代码：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.nio.charset.CharsetEncoder;
import java.nio.charset.CoderResult;

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
        String fileName = "f:/test.txt";
        writeFile(fileName);
        readFile(fileName);
    }
    
    public static void writeFile(String fileName) throws IOException{
        CharBuffer cb = CharBuffer.allocate(100);
        cb.put("中文abcdefg");
        cb.flip();
        
        // FileOutputStream file = new FileOutputStream(fileName);
        RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(fileName, "rw");
        int length = 0;
        FileChannel channel = file.getChannel();

        // 创建字节缓存，为测试效果，设置空间大小为5
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(5);
        // 创建编码器
        CharsetEncoder encoder = Charset.defaultCharset().newEncoder();
        // 设置字符编码不完整时的处理方式
        // encoder.onMalformedInput(CodingErrorAction.REPLACE);
        // 设置字符编码不能映射时的处理方式
        // encoder.onUnmappableCharacter(CodingErrorAction.REPLACE);

        CoderResult result = null;
        boolean end = false;
        while(true){
            if(!end) {
                // 编码，第3个参数表示告诉编码器，输入空间的数据是否已经是最后一批数据
                result = encoder.encode(cb, bb, true);
            } else {
                // 添加尾部：有些字符集需要添加尾部
                result = encoder.flush(bb);
            }
            // 下溢，表示输入数据不足，即数据转换完毕；
            if(result.isUnderflow()){
                if(!end)
                    end = true;
                else {
                    // 切换读模式
                    bb.flip();
                    // 写入文件
                    length += channel.write(bb);
                    // 测试是否还有数据未写入文件
                    if(bb.hasRemaining()){
                        throw new RuntimeException("还有剩余数据未写入");
                    }
                    break;
                }
            }
            // 上溢，表示输出空间不足；
            else if(!result.isOverflow())
                result.throwException();
            // 切换读模式
            bb.flip();
            // 写入文件
            length += channel.write(bb);
            // 切换写模式
            bb.compact();
        }
        
        // 设置文件大小
        file.setLength(length);
        // file.flush();
        // 关闭通道
        channel.close();
        // 关闭文件
        file.close();
    }
    
    public static void readFile(String fileName) throws IOException{
        CharBuffer cb = CharBuffer.allocate(100);
        
        FileInputStream file = new FileInputStream(fileName);
        // RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(fileName, "rw");
        FileChannel channel = file.getChannel();
        
        // 创建字节缓存，为测试效果，设置空间大小为5
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(5);
        bb.flip();
        
        // 创建解码器
        CharsetDecoder decoder = Charset.defaultCharset().newDecoder();
        // 设置字符编码不完整时的处理方式
        // decoder.onMalformedInput(CodingErrorAction.REPLACE);
        // 设置字符编码不能映射时的处理方式
        // decoder.onUnmappableCharacter(CodingErrorAction.REPLACE);
        
        CoderResult result = null;
        boolean eof = false;
        do {
            // 切换写模式
            bb.compact();
            // 读取文件
            eof = (channel.read(bb) == -1);
            // 切换读模式
            bb.flip();
            // 解码，第3个参数表示告诉解码器，输入空间的数据是否已经是最后一批数据
            result = decoder.decode(bb, cb, eof);
            // 下溢，表示输入数据不足；上溢，表示输出空间不足；
            if(!result.isUnderflow())
                result.throwException();
        } while(!eof);
        // 添加尾部：有些字符集需要添加尾部
        result = decoder.flush(cb);
        // 下溢，表示输入数据不足；上溢，表示输出空间不足；
        if(!result.isUnderflow())
            result.throwException();
        
        // 关闭通道
        channel.close();
        // 关闭文件
        file.close();

        // 切换读模式
        cb.flip();
        // 打印读取的文件内容
        System.out.println(cb.toString());
    }
}

 （参考文献：《Java字符编码解码的实现详解》）

本文原创，待续更新！