在上一篇中，我們介紹了NIO中的兩個核心物件：緩衝區和通道。本文為NIO入門學習的第二篇，將會分析NIO中的緩衝區Buffer的內部原理。

在談到緩衝區時，我們說緩衝區物件本質上是一個數組，但它其實是一個特殊的陣列，緩衝區物件內建了一些機制，能夠跟蹤和記錄緩衝區的狀態變化情況，如果我們使用get()方法從緩衝區獲取資料或者使用put()方法把資料寫入緩衝區，都會引起緩衝區狀態的變化。

在緩衝區中，最重要的屬性有下面三個，它們一起合作完成對緩衝區內部狀態的變化跟蹤：

position

指定了下一個將要被寫入或者讀取的元素索引。在從Channel讀取資料到Buffer時，position變數用來跟蹤截止目前為止從Channel中讀出了多少資料，在從Buffer中向Channel寫資料時，position變數用來跟蹤截止目前為止向Channel寫入了多少資料。

limit

在從Channel中讀取資料到Buffer中時，limit變數指示了還剩多少空間可供存放資料，在從Buffer向Channel寫資料時，limit變數指示了還剩多少資料可以寫入。position正常情況下小於或者等於limit。

capacity

指示Buffer最多能夠儲存的資料。實際上，它指示了底層array的容量，或者至少是底層array允許使用的空間數量。Limit永遠不會大於capacity。

接下來我們將逐一檢查每個細節，並且也看看為什麼這樣的設計適合典型的讀/寫（輸入/輸出）處理。我們假設從一個Channel拷貝資料到另一個Channel。

首先新建一個容量大小為10的ByteBuffer物件，在初始化的時候，position設定為0，如果我們讀一些資料到緩衝區中，那麼下一個讀取的資料就進入索引為0的位元組

現在我們可以從讀通道中讀取一些資料到緩衝區中。如果讀取到4個位元組資料，則此時position的值為4，即下一個將要被寫入的位元組索引為4，而limit仍然是10，如下圖所示：

下一步把讀取到的資料寫入到寫通道中，在此之前必須呼叫flip()方法，該方法將會完成兩件事情：

1. 把limit設定為當前的position值

2. 把position設定為0

position

我們現在可以將資料從緩衝區寫入通道了，這會導致position的增加而limit保持不變，但position不會超過limit的值，所以在讀取我們之前寫入到緩衝區中的4個位元組之後，position和limit的值都為4，如下圖所示：

在資料寫入到寫通道完畢後，呼叫clear()方法能夠把所有的狀態變化設定為初始化時的值，該方法將會完成兩件事情：

1. 把limit設定為capacity值

2. 把position設定為0

clear()方法會重置Buffer以便接收更多的位元組，如下圖所示：

最後我們用一段程式碼來驗證這個過程，如下所示：

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.Buffer;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class TestBufferField {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		FileInputStream fileInStream = new FileInputStream("D:\\test1.txt");
		// 獲取讀通道
		FileChannel fcin = fileInStream.getChannel();

		FileOutputStream fileOutStream = new FileOutputStream("D:\\test2.txt");
		// 獲取寫通道
		FileChannel fcout = fileOutStream.getChannel();

		// 建立緩衝區
		ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
		output("初始化", buffer);

		// 從通道fcin讀取資料到緩衝區
		fcin.read(buffer);
		output("呼叫read()", buffer);

		// 重設buffer，將limit設定為position，然後將position設定為0
		buffer.flip();
		output("呼叫flip()", buffer);

		// 將緩衝區中的資料寫入通道fcout
		fcout.write(buffer);
		output("呼叫write()", buffer);

		// 重設buffer，將limit設定為容量capacity，position設定為0
		buffer.clear();
		output("呼叫clear()", buffer);

		fileInStream.close();
		fileOutStream.close();
	}

	public static void output(String step, Buffer buffer) {
		System.out.println(step + " : ");
		System.out.print("position: " + buffer.position() + ", ");
		System.out.print("limit: " + buffer.limit() + ", ");
		System.out.println("capacity: " + buffer.capacity());
		System.out.println();
	}

}

輸出結果為：

這與我們上面演示的過程一致。在後面的文章中，我們繼續介紹NIO中關於緩衝區一些更高階的使用。

參考：

NIO 入門