作者：星巴刻
? ? ? ? 作为 Java Nio 的一个基础部分，其提供的 java.nio.ByteBuffer 不易被正确使用简直让人无语，无人愿意为它辩白。ByteBuffer 本质只是 byte 数组的封装，但是与 byte 数组相比起来，要理解好，需要耗费点脑力。本文尝试用一种新的结构来解释 ByteBuffer，用以加速正确、轻松地掌握 ByteBuffer 的使用，希望通过本文的铺垫再去看 ByteBuffer 的注释、源代码以及应用代码，能掌握一种操控感。
一、工作区
? ? ? ? ByteBuffer 虽然是 byte 数组的封装，但是应用程序如何使用数组是受约束的，极少直接通过指定数组下标的方式使用 ByteBuffer。
? ? ? ? 在此引入「工作区」的概念，用来助力理解。
? ? ? ? 工作区是一个两边伸缩变动长度的区域，它的最左边是始点（用 position 表示），右边是它的终点（用 limit 表示）。现在请用你的右手掌挡住工作区的终点（limit 处），左手掌从工作区的左边 position 处往右压。这个过程中，右边将保持静止（淡定的静止），随着左手掌往右动，有节奏地一动一停地往右，就像脉冲一样的节奏往右。这样，整个工作区将越来越小，position 位置渐渐地向 limit 点靠拢，直至两只手掌合在一起，此时 position 点和 limit 点重合。
? ? ? ? 要是觉得这个动作有点幼稚，那就对了，说明完全掌握 ByteBuffer 其实也没有很大难度。
? ? ? ? 工作区的大小，可由 limit - position 来表示，这也就是 ByteBuffer.remaining() 的实现
二、完成区 & 禁区
? ? ? ? 在工作区的左右两侧另外分别有 1 个区域：工作区的左侧是完成区，右侧是禁区，如下图。
? ? ? ? 这样整个 ByteBuffer 3 个区的结构就构建完毕了。这 3 个区先后顺序是固定的，但大小是变化的。3个区的宽度大小，最小可为 0，最大可为 capacity 大。3 个区看起来还是很乱，请不要被这个影响，一定要把注意力优先投资到两个手掌之间的工作区，这样已经足够。现在竖起双手掌，由于手是可以动的，所以左手表示的 position 以及右手表示的 limit 是可以变动的，特别是左手变动是最频繁。随着动作，工作区大小产生了变化，自然而然地也带动了左边完成区以及右边禁区的变化。
三、读/写操作
? ? ? ? 当对 ByteBuffer 进行操作时，所有操作都是在工作区上完成的！
? ? ? ? 进行 get() 时，每一次 get() 的调用，工作区中的 position 位置的字节被读出来，随后工作区的始点向右运动一个位置。随着不断地 get()，工作区的始点一点一点地往右运动，越变越小。// 手势做起来哈，右手掌不动，左手掌往右手掌的方向动，get 一次，动一次。尽量多做几遍
? ? ? ? 同理的，进行 put() 时，每一次 put() 调用，字节都写入到工作区的 position 位置中，随后工作区的始点向右运动一个位置。随着不断地 put()，工作区的始点一点一点地往右运动，越变越小。// put 和 get 的手势完全一样
? ? ? ? 一旦工作区大小变为 0 了，读写操作就不能再进行了，禁区是不可用于读写操作的。如果强行继续读取或写入，ByteBuffer 将分别抛出 BufferUnderflowException 或 BufferOverflowException 异常。
四、reset() 回到原先设置的 mark 处
? ? ? ? 随着 ByteBuffer 不断地工作，工作区始点逐渐往右运动，工作区越变越小。此时如果要重读刚才读取的内容，或者覆盖原先写入的内容，就可以调用 reset() 方法来满足这个需求，将工作区的始点拉回之前设置的 mark 点。
? ? ? ? reset() 操作必须和 mark() 操作结合使用。调用 mark() 时候，ByteBuffer 会把当时工作区的始点记录下来（用 mark 表示这个位置），
? ? ? ? 调用 reset() 方法并不会把 mark 标识清除，后续可以多次使用。如果之前没有 mark() 过或者 mark 标识被 rewind()、flip()、clear() 这些操作清理过，调用 reset() 没有意义，ByteBuffer 会抛出异常。此时如果要回到某个点，建议直接使用 ByteBuffer.position(int) 搞定，所谓调用 position(int) 的本质也就是应用程序自己来维护 mark 记录，这也是一个好办法。
? ? ? ? 注意：reset 方法不是把缓冲区的字节设置为 0。
? ? ? ? 练习：如何用手势来模拟 reset() 操作呢？其实非常简单，保持右手掌不懂，左手掌向左稍微挪动几步。
五、rewind() 倒带重来
? ? ? ? 英文单词 rewind 有重倒的意思。调用 rewind() 就是把工作区的始点拉到 0 处，使得接下来的工作区从 ByteBuffer 的最开始处工作。这个有啥用呢？想来想去可能在「复读」这个场景比较有用：
? ? ? 当一个 ByteBuffer 要写到多个输出源的时候可以用得上：写入到第一个输出源后，完成区变大，工作区变小，通过调用 rewind() ，把工作区的始点拉到 ByteBuffer 最开始的地方，这样就可以重新从读取刚才已经读取的字节了。
? ? ? ? 在 ByteBuffer下 rewind() 就是 position(0)。所以，实际使用起来，直接使用 position(0) 可能更容易理解？另外一个区别点， position(int) 方法在 ByteBuffer 上，没在 Buffer 上。
? ? ? ? 练习：如何用手势来模拟 rewind() 操作呢？保持右手掌不懂，左手掌向左伸直移动到最大的可能就是了。// reset() 和 rewind() 在手势上的区分就是看左手伸的多少，到之前标记的是 reset()，伸到尽头的是 rewind()
四、flip() 翻转工作区
? ? ? ? 英文单词 flip 的意思有翻、转的意思，比如海狮在沙滩上玩耍翻来翻去，调皮的同学在地上做个腾空翻等等类似的意思。
? ? ? ? 把 flip 用在 ByteBuffer 上，主要是用来表达一个动机：对 ByteBuffer 完成写入的工作后，要开始从它里面读取信息。ByteBuffer要求，当对它从写入到读取的变化，需要应用程序来告知 ByteBuffer 提前做一些内部翻转工作，flip() 方法充当这个作用，由应用程序来调用。
? ? ? ? 现在深入到 flip() 内部。当程序不断把数据写到 ByteBuffer，完成区 将越来越大，充满了刚刚写入的数据，此时如果要将写入的数据读取出来，根据 ByteBuffer 的哲学，就需要先把这块完成区区域设置为 工作区 才能在这片区域上工作，按应用程序的预期完成任务。把完成区完全设置为工作区的操作工程中要注意 3 个细节就是：（1）新的工作区的终点就是原来完成区的终点、原来工作区的始点；（2）新的工作区的始点在最左边，因此新的工作区和旧的工作区大小没有任何关系，所以两者大小也不相等。(3) 旧的工作区变成现在新的工作区的右边了，所以它成为禁区的一部分。
? ? ? ? flip() 这个方法是 ByteBuffer 的关键方法，重点记住这个方法吧。
? ? ? ? 练习：竖起两手的手掌，两只手中间代表的是 flip() 之前的工作区。然后两只手掌一起往左运动运动。左手掌拉伸到最左边的尽头，右手掌变动原来左手掌的位置。
六、clear() 全部变为工作区
? ? ? ? clear() 把缓冲区全部变为工作区，工作区最大也不过如此了。clear() 操作是唯一一个把禁区变为工作区一部分的操作?？杉?clear() 目的，就是让 ByteBuffer 有最大的工作空间去容纳一会进来的字节。显然，当 ByteBuffer 的信息全部被用来后，准备要从输入源中读出新的信息写入 ByteBuffer 时，要调用 clear()。
? ? ? ? 注意：clear 方法不是把缓冲区的字节设置为 0。
? ? ? ? 练习：竖起两手的手掌，然后分别向两边拉伸到尽头！
七、总结
? ? ? ? ? 用工作区的概念及其图解、手势的方式来理解 ByteBuffer，是本文的创新点。借助两手手掌模拟工作区，并演示 get、put、reset、rewind、position(i)、flip、clear 操作对手掌位置的影响可以有效地理解和记忆。这种办法对其他人有没有用我不清楚，反正自己是用上了，也轻松了许多。
? ? ? ? ? 如果以上有助于理解，接下来可以直接看下 java.nio.Buffer 的 Java Doc ，看看是否可以清晰一些，这个过程也是一次「思维加固」。
2017-11-23
