• Buffer는 OS가 관리하는 system memory를 직접 사용할 수 있다
• 기존 방식
  • Buffer 대신 byte[] 를 사용해서 JVM의 heap 영역에 memory가 할당되고, byte[] 의 초기값이 system memory로 한 번 복사되어야 했다
  • 복사로 인한 성능 저하 뿐만 아니라, OS 수준에서 제공하는 기능 (e.g. DMA, Virtual memory, mmap) 을 사용할 수 없는 점이 가장 큰 단점이었다
• nio에서 달라진 점
  • C/C++에서 pointer를 사용하는 것처럼 Java에서도 직접 system memory에 접근할 수 있게 Buffer class가 추가됐다

• ByteOrder
  • Buffer, 즉 memory의 byte 순서 조정을 위해 사용되는데, Java는 기본적으로 big endian 방식을 사용하므로 byte 순서에 대한 고려가 없기 때문에 거의 사용되지 않는다
• Buffer
  • 자신을 상속하는 하위 class들에서 공통적으로 사용할 method를 정의한 부모 class다
  • Buffer를 하나의 data 형태를 저장하는 컨테이너라고 할 수 있다
  • 시작과 끝이 있는 일직선 모양의 데이터 구조를 갖고, 내부적으로 자신의 상태 정보를 네 가지 기본 속성 값에 저장한다

// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private final int capacity;

• position
  • 읽거나 쓸 위치 값
• limit
  • 읽거나 쓸 수 있는 한계 값
• capacity
  • buffer의 크기
• mark
  • 현재의 position을 표시해 둘 때 사용 (mark() method 사용)

Buffer class를 상속하는 모든 하위 class들은 다양한 형식으로 데이터를 읽고 / 쓸 수 있는 method를 제공한다

1. 상대적 위치를 이용해서 1바이트씩 읽고 쓰기
2. 절대적 위치를 이용해서 1바이트씩 읽고 쓰기
3. 배열을 이용해서 한꺼번에 많은 데이터를 읽고 쓰기
4. 버퍼 자체를 파라미터로 받아서 쓰기

(예제 생략)

Buffer가 제공하는 여러 utility method를 이용해 Buffer를 쉽게 사용할 수 있다

1. clear()
   • buffer의 각 속성 (e.g. position, limit)을 buffer가 생성될 때의 초기값으로 만든다
   • but, buffer의 내용은 변화가 없고, 각 속성의 값만 초기화 시킨다
     • why?
       • buffer 내용까지 초기화 시키지 않아도 buffer를 재사용할 수 있기 때문이다!
2. rewind()
   • position 속성만 초기화 시킨다
     • 해당 method를 호출하기 전에 mark 값이 설정되어 있었다면, mark 값도 초기화 (-1) 시킨다
   • 읽었던 데이터를 다시 읽기 위해 사용 되는 method 다
3. flip()
   • limit을 position이 있던 위치로 설정한 후에, position을 0으로 이동시킨다
     • 해당 method를 호출하기 전에 mark 값이 설정되어 있었다면, mark 값도 초기화 시킨다
   • 사용 예시
     • 쓰기 작업 완료 후 읽기 모드로 전환 (어디까지 썼는지 기억할 수 있으므로)

• clear() method를 호출
• 데이터를 buffer에 쓰기 (put() method 사용)
• flip() method로 재사용할 범위 지정 후 buffer에서 읽어오기

1. compact()
   • 동작 방식
     • position에서 limit 사이에 남아있는 데이터를 buffer의 맨 앞부터 순서대로 쓴다
     • 쓴 위치만큼 position을 이동시킨다
     • limit은 buffer가 생성되는 시점 (capacity와 동일하게) 으로 만든다
     • 해당 method를 호출하기 전에 mark 값이 설정되어 있었다면, mark 값도 초기화 시킨다
   • 사용 예
     • buffer 안의 데이터를 남김 없이 모두 전송하고 싶을 때 유용하다
     • buffer에서 읽은 데이터를 쓰기 위한 준비를 할 때 사용
2. duplicate()
   • buffer에 복사본을 생성할 때 사용한다
   • 복사본은 원본 buffer와 같은 memory 공간을 참조하는 buffer를 생성한다 (shallow copy)
3. asReadOnlyBuffer()
   • duplicate() method로 생성한 buffer와 다른것은 다 동일하지만, 읽기만 가능하다
     • put() method 호출로 수정 불가
4. slice()
   • 설명
     • buffer의 일부분만 복사할 때 사용한다
     • 원본 buffer의 position에서 limit 까지만 떼어내어 새로운 buffer를 생성한다
   • duplicate(), asReadOnlyBuffer()와 다른점
     • slice()로 생성된 buffer는 각각의 기본 속성이 초기화된다

(예제 생략)

다른 buffer들과 차별화되는 ByteBuffer만의 특징은, ByteBuffer가 system memory를 직접 사용하는 direct buffer를 만들 수 있는 유일한 buffer class 라는 것이다

• ByteBuffer.allocateDirect() method로 direct buffer를 사용했을 때 일어나는 일

  • method parameter로 주어진 크기만큼의 system memory를 JNI를 이용해서 할당한다

  • 이 system memory를 wrapping하는 java 객체를 만들어 리턴한다

    → 해당 객체를 이용하여 직접적으로 system memory를 제어할 수 있고, 변경 사항이 바로 system memory에 반영된다
    

• Direct Buffer가 garbage collect 되면,

  • 해당 buffer가 wrapping하고 있는 주소의 system memory도 동시에 안전하게 deallocate 된다

• 유의할 점

  • channel (저수준 IO) 의 target이 되는 것은 direct buffer 뿐이라서, non-direct buffer를 사용하면 성능이 저하된다
    • non-direct buffer를 target으로 사용했을 때 일어나는 일 1. non-direct buffer를 channel에 전달 2. 임시로 사용할 direct buffer 생성 3. non-direct buffer에서 임시로 만든 direct buffer로 데이터를 복사 4. 임시 buffer를 사용해서 channel이 저수준 IO 실행 5. 임시 buffer가 다 사용되면, 임시 buffer 를 GC

• ViewBuffer를 사용하여 channel을 통해 읽어들인 데이터를 원하는 형태로 쉽게 변형해서 다룰 수 있다
• 변형된 buffer를 수정하면 ByteBuffer도 변경되므로, Byte가 아닌 다른 데이터 형식을 사용하는 것이 더 유리할 때 사용할 수 있다

CharBuffer는 String을 이용해서 읽기 전용 View buffer를 만들 수 있는 method와 String을 buffer에 쉽게 읽고 쓸 수 있는 기능을 제공한다

그 이유는 buffer가 데이터를 효율적으로 읽고 쓰기 위한 것이라서 속도에 영향을 주는 synchronized keyword로 method를 동기화하지 않았다.

그러므로 동기화 문제가 발생할 여지가 있는 곳에서는 개발자가 동기화 해줘야 한다!