Java 2 平台標准版（Java 2 Platform Standard Edition，J2SE）1.4 對 Java 平台的 I/O 處理能力做了大量更改。它不僅用流到流的鏈接方式繼續支持以前 J2SE 發行版的基於流的 I/O 操作，而且 Merlin 還添加了新的功能 — 稱之為新 I/O 類（NIO），現在這些類位於 java.nio 包中。
I/O 執行輸入和輸出操作，將數據從文件或系統控制台等傳送至或傳送出應用程序。（有關 Java I/O 的其它信息，請參閱 參考資料）。
緩沖區基礎
抽象的 Buffer 類是 java.nio 包支持緩沖區的基礎。 Buffer 的工作方式就象內存中用於讀寫基本數據類型的 RandomAccessFile 。象 RandomAccessFile 一樣，使用 Buffer ，所執行的下一個操作（讀／寫）在當前某個位置發生。執行這兩個操作中的任一個都會改變那個位置，所以在寫操作之後進行讀操作不會讀到剛才所寫的內容，而會讀到剛才所寫內容之後的數據。 Buffer 提供了四個指示方法，用於訪問線性結構（從最高值到最低值）：
capacity() ：表明緩沖區的大小
limit() ：告訴您到目前為止已經往緩沖區填了多少字節，或者讓您用 :limit(int newLimit) 來改變這個限制
position() ：告訴您當前的位置，以執行下一個讀／寫操作
mark() ：為了稍後用 reset() 進行重新設置而記住某個位置
緩沖區的基本操作是 get() 和 put() ；然而，這些方法在子類中都是針對每種數據類型的特定方法。為了說明這一情況，讓我們研究一個簡單示例，該示例演示了從同一個緩沖區讀和寫一個字符。在清單 1 中， flip() 方法交換限制和位置，然後將位置置為 0，並廢棄標記，讓您讀剛才所寫的數據：
清單 1. 讀／寫示例
import java.nio.*;
...
CharBuffer buff = ...;
buff.put('A');
buff.flip();
char c = buff.get();
System.out.println("An A: " + c);
現在讓我們研究一些具體的 Buffer 子類。
緩沖區類型
Merlin 具有 7 種特定的 Buffer 類型，每種類型對應著一個基本數據類型（不包括 boolean）：
ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer
在本文後面，我將討論第 8 種類型 MappedByteBuffer ，它用於內存映射文件。如果您必須使用的類型不是這些基本類型，則可以先從 ByteBuffer 獲得字節類型，然後將其轉換成 Object 或其它任何類型。
正如前面所提到的，每個緩沖區包含 get() 和 put() 方法，它們可以提供類型安全的版本。通常，需要重載這些 get() 和 put() 方法。例如，有了 CharBuffer ，可以用 get() 獲得下一個字符，用 get(int index) 獲得某個特定位置的字符，或者用 get(char[] destination) 獲得一串字符。靜態方法也可以創建緩沖區，因為不存在構造函數。那麼，仍以 CharBuffer 為例，用 CharBuffer.wrap(aString) 可以將 String 對象轉換成 CharBuffer 。為了演示，清單 2 接受第一個命令行參數，將它轉換成 CharBuffer ，並顯示參數中的每個字符：
清單 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<n; i++) {
System.out.println(i + " : " + buff.get());
}
}
}
}
請注意，這裡我使用了 get() ，而沒有使用 get(index) 。我這樣做的原因是，在每次執行 get() 操作之後，位置都會移動，所以不需要手工來聲明要檢索的位置。
直接 vs. 間接
既然已經了解了典型的緩沖區，那麼讓我們研究直接緩沖區與間接緩沖區之間的差別。在創建緩沖區時，可以要求創建直接緩沖區，創建直接緩沖區的成本要比創建間接緩沖區高，但這可以使運行時環境直接在該緩沖區上進行較快的本機 I/O 操作。因為創建直接緩沖區所增加的成本，所以直接緩沖區只用於長生存期的緩沖區，而不用於短生存期、一次性且用完就丟棄的緩沖區。而且，只能在 ByteBuffer 這個級別上創建直接緩沖區，如果希望使用其它類型，則必須將 Buffer 轉換成更具體的類型。為了演示，清單 3 中代碼的行為與清單 2 的行為一樣，但清單 3 使用直接緩沖區：
清單 3. 列出網絡接口
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<n; i++) {
System.out.println(i + " : " + buff.get());
}
}
}
}
在上面的代碼中，請注意，不能只是將 String 包裝在直接 ByteBuffer 中。必須首先創建一個緩沖區，先填充它，然後將位置倒回起始點，這樣才能從頭讀。還要記住，字符長度是字節長度的兩倍，因此示例中會有 size*2 。
內存映射文件
第 8 種 Buffer 類型 MappedByteBuffer 只是一種特殊的 ByteBuffer 。 MappedByteBuffer 將文件所在區域直接映射到內存。通常，該區域包含整個文件，但也可以只映射部分文件。所以，必須指定要映射文件的哪部分。而且，與其它 Buffer 對象一樣，這裡沒有構造函數；必須讓 java.nio.channels.FileChannel 的 map() 方法來獲取 MappedByteBuffer 。此外，無需過多涉及通道就可以用 getChannel() 方法從 FileInputStream 或 FileOutputStream 獲取 FileChannel 。通過從命令行傳入文件名來讀取文本文件的內容，清單 4 顯示了 MappedByteBuffer ：
清單 4. 讀取內存映射文本文件
import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.charset.*;
public class ReadFileBuff {
public static void main(String args[]) throws IOException {
if (args.length != 0) {
String filename = args[0];
FileInputStream fis = new FileInputStream(filename);
FileChannel channel = fis.getChannel();
int length = (int)channel.size();
MappedByteBuffer byteBuffer =
channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, length);
Charset charset = Charset.forName("ISO-8859-1");
CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();
CharBuffer charBuffer = decoder.decode(byteBuffer);
for (int i=0, n=charBuffer.length(); i<n; i++) {
System.out.print(charBuffer.get());
}
}
}
}
正如我在“字符集”（請參閱 參考資料）這篇文章中所解釋的，由於文件有內容，必須告訴系統如何將字節轉換成字符。因此需要使用 Charset 。
結束語
由 Buffer 支撐的 J2SE 新的 I/O 包從根本上改變了 Java 技術處理 I/O 操作的方式。在閱讀完本文之後，您應該了解了 NIO 從基本的 get 和 put 操作到讀取內存映射文件方面的知識。然而，這不能說，學習 NIO 就到此為止了。使用這裡所提及的參考資料來研讀 Java 平台內的 I/O。在以後的文章中，我將把這裡所提到的概念應用到套接字通道的使用當中。
