【特色探究】非易失性映射字节缓冲区

看了十多篇文章才写出来，列原作者肯定是是列不完了。这是： 提供复制操作的文章， 教我用FileChannel的文章， 教我用MappedByteBuffer的文章

这个模块越往后越超纲。。。学不下去了就放弃吧，没关系的

看到的第一反应：这是啥？

这是一种特定的JDK映射模式，在JDK14后可以使用。老杜的介绍是：可使用FileChannel创建出引用非易失性存储器的MappedByteBuffer

看不懂？看不懂没关系，能看懂才有鬼嘞。除此之外，老杜没有说一句关于这个特性的话，那让我们试图用常规学习思路来探究这个特性

FileChannel类初步了解：复制文件功能

在老杜的介绍中，我们不难推断，FileChannel用来创建东西，那么它大概率是特性的主体

通过面向CSDN编程的技巧【doge】，我们发现这个类其实可以用来复制文件。我们利用fis和fos来复杂的时候，需要连两条通道：源文件到内存，以及内存到目标文件。而使用FileChannel复制文件时，直接联通了源文件与目标文件，很适合复制那种几MB的文件，也就是在文件复制方面，FileChannel更有优势

复制时，我们还是需要fis和fos，然后直接获取两个文件的通道。验证了源码和注释后，我们发现：transferTo()方法可以将源文件通道的内容移到目标文件通道，还有一个用法相似的方法：transferFrom()

至于transferTo方法，需要传入3个参数：数据开始传输的位置long position（也就类似于起始下标，解释为起始字节），转移的长度long count（复制时，这个数值等于源文件的长度，用size()方法获取），目标通道WritableByteChannel target（FileChannel是WritableByteChannel的间接子类，它们中间还有一个GatheringByteChannel）

综上，这个复制算法应该这样写：

try (FileInputStream fis = new FileInputStream(pathIn);
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(pathOut);
    FileChannel input = fis.getChannel();
    FileChannel output = fos.getChannel()) {

    input.transferTo(0, input.size(), output);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

用transferFrom方法同理，自行尝试（believe you~）

FileChannel的读写功能

在复制操作中，我们已经了解了如何创建FileChannel对象，以及如何转移内容。作为文件通道类，它还能对文件进行更多较复杂的操作

我们通过源码，能发现：这个FileChannel同时拥有read和Write方法。这些方法不需要传入byte数组，char数组，或String，而需要传入一个ByteBuffer对象。

ByteBuffer是一个抽象类，创建对象时，需要调用本类中的allocate()方法。allocate意为“分配”，这个方法实际上是指定ByteBuffer的容量，并返回ByteBuffer对象

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(64);

buffer是一个容量64个字节的ByteBuffer对象

那么，我们可以从源文件中读取数据到buffer中。read方法会返回一个int表示读到的数据数量，-1表示没有读到

这是一步读取操作

try (var input = new FileInputStream(pathIn).getChannel()) {
    int count = input.read(buffer);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

然后我们得到了一个存了数据的buffer，那有人说了：那就可以直接写进去了呗，然后哐哐哐一顿操作，定义了一个用来输出的output对象，写了一句output.write(buffer)。然后他说，写完了

不好意思，这个不是byte数组。ByteBuffer有一个特点：程序员不知道它一次能写出来多少字节

那咋办呢！！！我们发现，ByteBuffer类提供了一个方法：hasRemaining()。这个方法是判断容量是否大于当前下标（也就是还有没有剩余空间）

又发现，提供了一个flip()方法，能够将这个ByteBuffer的容量设置为当前的指针位置，然后把当前的指针位置设置为0。

这样操作后，我们可以放心地用hasRemaining()方法检验剩余。所以我们只需要一直判断有没有剩余，一直有就一直写

buffer.flip()
while (buffer.hasRemaining()) {
    output.write(buffer);
}

最后，旧版本的同学，也就是不能用try-with-resources格式的同学，记得关流，把那两个FileChannel的close方法调用一下

文件通道运行时的动作

按照常识，文件通道会记录些什么东西？

第一个，就是position，经测试，可以表述为：指针，也就是你这个文件读或者写到哪里了。当然从上面的用法中，可以发现ByteBuffer也有用途相似的position属性。position与我们常说的下标相似，未进行任何操作时，值为0

以input对象为例，我们可以获取position：

input.position();

也可以指定下一次它应该从第32个字节开始读：

input.position(32);

另外，文件的大小也是可以被获取的，单位为字节

long size = input.size();

FileChannel还提供了一个方法truncate()，用于截取文件。使用时传入一个long数据表示截取的长度，运行后，文件中只会剩下指定长度的字节数，后面的字节会被全部舍弃。如果position指向了被舍弃的字节，那么它将会被移动到截断后文件的最后一个字节上

注意：如果你的FileChannel是通过InputSteam创建的，这个方法不可用。因为方法的本质是更改文件，也就是“写入”（“输出”）

比如这段代码运行后，output通道指向的文件里只会剩下最前面的32个字节

output.truncate(32);

最后还有一个问题：我们使用输出流的时候，会有一个flush操作，目的是将内存中的数据全都赶进目标文件。那如果FileChannel输出时有字节赖在内存中，又没有flush方法来轰走它们，咋办？

有个类似的方法，叫做force()，意为“强迫”内存中的字节写到硬盘上。但是这个force方法需要传入一个布尔参数，用于指定是否需要将文件的元数据写入硬盘（如一些权限信息，存储位置等信息，详细知识请咨询百度百科）

一般我们在写入完成后，会加上这行代码

output.force(true);

MappedByteBuffer的认识

（只有基操，更深的知识我看不懂qwq连这些我都想了好久，不敢写出来误人子弟）

翻看源码，我们发现MappedByteBuffer是ByteBuffer的直接子类。同样不能直接创建，但是这个类甚至不能依靠自己创建对象。我们可以通过FileChannel中的map()方法来创建

创建时，需要传入一个MapMode，一个position，一个size。MapMode是FileChannel的内部类，我们无需自己创建，里面有3个可用常量：READ_ONLY，READ_WRITE，PRIVATE，分别表示只读，可读写，不更改文件

但是这里有一个很烦的地方：你用FileInputStream创建通道，给你报NonWritableChannelException；你用FileOutputStream创建通道，给你报NonReadableChannelException，也就是你怎样都缺一个。其实ByteBuffer还有一种依赖形式：RandomAccessFile，是它们的结合，也就没有这种问题（之前没讲因为感觉超纲了）

如我们可以这样创建一个指定模式为可读可写，从文件最开头开始映射（下标0），大小为64的MappedByteBuffer对象：

try (var model = new RandomAccessFile(pathIn, "rw").getChannel()) {
    MappedByteBuffer buffer = model.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 64);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

rw表示可读可写，这保证了缓冲区也是可读可写的；这里第二个参数实际上是问你要将这个缓冲区的数据插在哪里，比如你写了一个2，那么当你改完缓冲区之后，里面的数据全都会在下标2的位置贴上；第三个参数表示缓冲区的大小，如果不进行任何操作，并且写入的数据小于这个缓冲区的大小，那么贴数据的时候还是会把整个缓冲区贴上去，于是你会看到很多长得像这样的字符：[NUL]

如果仅限于老杜的定义：可使用FileChannel创建出引用非易失性存储器的MappedByteBuffer，那其实已经讲完了。大家再回去看一眼那个名字巨长的特性：非易失性映射字节缓冲区，指的就是MappedByteBuffer，它能够更持久地，更牢固地保存数据

而在行为上，映射字节缓冲区与普通的字节缓冲区没有区别。这一点在源码注释中的最后一句有提到：

Mapped byte buffers otherwise behave no differently than ordinary direct byte buffers.

这时，文件同时支持读写，而MappedByteBuffer又依附于创建者，所以我们可以对创建者读写。这里涉及到两类方法：put()和get()及其带后缀的衍生物（其实这两个在ByteBuffer里面也有，这里需要用到了就拿出来讲讲）。这两种方法功能对应，我列举一下put方法，至于get方法可以自行对照使用

与DataOutputStream相似，MappedByteBuffer提供了7个put方法，分别用来输出除byte以外的7种基础数据类型（没有字符串了！）。不同的是，这些方法各有一个重载方法，重载方法的第一个参数为下标，也就是比DataOutputStream多了一个指定位置的功能。（这部分方法并不建议用，因为基础数据类型中，占248字节的有很多，特别是char，打中文有乱码的风险，打英文会给你输出英文，但是后面会带一个[NUL]，而且计算时认为这个英文字符它占两个字节。。。）

除此之外，还有无后缀的put方法。可以向里面传入一个byte，也有两个要传入ByteBuffer的，分别是只传ByteBuffer和位置，ByteBuffer，起始下标，长度，而对于需传入byte数组的方法，分为只传数组和数组和区间，这两个方法分别有可以指定位置的重载方法（这部分方法是建议使用的，不会把握不住乱输出）

嗯。。。学过流的同学们应该都会使用的吧，也蛮好记的。就是这个数量。。。有22个之多。。。

使用时完全可以按直觉使用，就是注意一下需要ByteBuffer为参数的方法是特殊的：不给位置就别想指定区间

put方法过后，记得调用一下MappedByteBuffer独有的无参force()方法将数据刷新进去（如你所见，对缓冲区操作的时候，硬盘也会被改写）另外，为了防止字符[NUL]的出现，用这个方法写入的时候please提前算出需要插入数据的准确数量，不要妄想用flip方法，我试过好几次，不顶用的qwq

示例部分：我们要一个读写模式的缓冲区，在pathIn文件末尾（加上的第一个字母的下标等于原文件的长度，所以指针设为原文件的长度值）加上2个byte：cd

try (var model = new RandomAccessFile(pathIn, "rw").getChannel()) {
    // 三个参数分别表示：设置为可读写模式，添加位置（末尾），缓冲区容量
    MappedByteBuffer buffer = model.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, model.size(), 2);
    
    // 放入字符c和字符d
    buffer.put((byte) 'c');
    buffer.put((byte) 'd');
    // 刷新一下
    buffer.force();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

finally——

哎这。。不小心写多了，读者朋友分两天看？

java
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倒数第一个代码段的第一条注释，原本最后几个字是“缓冲区chang‘du”，说这是政治敏感词，然后我改了缓冲区容量，没有敏感词了。这是为啥

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零拷贝技术之一， transferTo()