ByteBuffer字节读写操作总结以及MySql的空间数据格式Geometry的读写示例

桃扇骨 2022-10-22 10:48 183阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  ByteBuffer
     *   *  ByteBuffer的属性及方法
         *   *   *  ByteBuffer的属性
                 *  ByteBuffer的常用方法
         *  端点排序
         *   *  endian 字节存放次序
             *  不同语言、场景下的字节序
             *  代码示例
         *  读数据
         *  写数据
         *  实例
         *   *  读POINT
             *  写POINT

## ByteBuffer ##

ByteBuffer  
字节缓冲区 NIO下的类  
ByteBuffer的父类是Buffer类，意思为缓冲区类，ByteBuffer为字节缓冲区，当然他也可以处理int, long, char等基本数据类型。

相比于Buffer类的其他继承类CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer 和 ShortBuffer，ByteBuffer类应用更广泛。

**其实现类如下：**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FidTkzNTAwOTA2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>实现类</th> 
   <th>描述</th> 
   <th>优点</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>HeapByteBuffer</td> 
   <td>在jvm堆上面的一个buffer，底层的本质是一个数组</td> 
   <td>由于内容维护在jvm里，所以把内容写进buffer里速度会快些；并且，可以更容易回收</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>DirectByteBuffer</td> 
   <td>底层的数据其实是维护在操作系统的内存中，而不是jvm里，DirectByteBuffer里维护了一个引用address指向了数据，从而操作数据</td> 
   <td>跟外设（IO设备）打交道时会快很多，因为外设读取jvm堆里的数据时，不是直接读取的，而是把jvm里的数据读到一个内存块里，再在这个块里读取的，如果使用DirectByteBuffer，则可以省去这一步，实现zero copy</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### ByteBuffer的属性及方法 ###

##### ByteBuffer的属性 #####

*  byte\[\] buff **缓存数组** //buff即内部用于缓存的数组。
 *  capacity **容量** //初始化时候的容量。
 *  limit **限制** 缓冲区的临界区，即最多可读到哪个位置
    
     *  当**写数据**到buffer中时，**limit一般和capacity相等**。
     *  当**读数据**时，**limit代表buffer中有效数据的长度**。
 *  `int position = 0` **位置** //当前读取的位置。
 *  `int mark = -1` **标记** //一个临时存放的位置下标，为某一读过的位置做标记，便于某些时候回退到该位置。
 *  调用mark()会将mark设为当前的position的值，以后调用reset()会将position属性设置为mark的值。
 *  mark的值总是小于等于position的值，如果将position的值设的比mark小，当前的mark值会被抛弃掉。

> 这些属性总是满足以下条件：  
> 　　**0 <= mark <= position <= limit <= capacity**

##### ByteBuffer的常用方法 #####

*  ByteBuffer **allocate**(int capacity) //创建一个**指定容量**capacity的ByteBuffer。
 *  ByteBuffer allocateDirect(int capacity) //创建一个direct的ByteBuffer，这样的ByteBuffer在参与IO操作时性能会更好
 *  ByteBuffer **wrap**(byte \[\] array)// 把一个**byte数组包装成ByteBuffer**。
 *  ByteBuffer wrap(byte \[\] array, int offset, int length) //把一个byte数组或byte数组的一部分包装成ByteBuffer。
 *  Buffer **clear**() 把position设为0，把limit设为capacity，**一般在把数据写入Buffer前调用**。
 *  Buffer **flip**() 　 把limit设为当前position，把position设为0，**一般在从Buffer读出数据前调用**。
 *  Buffer **rewind**() 把position设为0，limit不变，**一般在把数据重写入Buffer前调用**。
 *  compact() 将 position 与 limit之间的数据复制到buffer的开始位置，复制后 position = limit -position,limit = capacity, 但如果position 与limit 之间没有数据的话发，就不会进行复制。
 *  mark() & reset() 通过调用Buffer.mark()方法，可以标记Buffer中的一个特定position。之后可以通过调用Buffer.reset()方法恢复到这个position。
 *  int remaining() 剩余可读元素，limit - position
 *  boolean isReadOnly() 是否是只可读缓冲区
 *  boolean isDirect() 是否是堆外内存
 *  //**get put**
    
     *  byte get(int index)
     *  ByteBuffer put(byte b)
     *  int getInt() 　　　　　　//从ByteBuffer中读出一个int值。
     *  ByteBuffer putInt(int value) // 写入一个int值到ByteBuffer中。
     *  xxx

### 端点排序 ###

#### endian 字节存放次序 ####

字节序，顾名思义字节的顺序，再多说两句就是大于一个字节类型的数据在内存中的存放顺序(一个字节的数据当然就无需谈顺序的问题了)。

*  LITTLE-ENDIAN（小[字节序][Link 1]、低字节序）,即低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
 *  与之对应的是：BIG-ENDIAN（大字节序、高字节序）

#### 不同语言、场景下的字节序 ####

JAVA默认是**Big-Endian** **大端点序**

TCP/IP各层协议将字节序定义为**Big-Endian**，因此TCP/IP协议中使用的字节序通常称之为网络字节序

#### 代码示例 ####

**大端点序**

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(4);
    byteBuffer.order(ByteOrder.BIG_ENDIAN);
    byteBuffer.putInt(88);
    byte[] result = byteBuffer.array();
    System.out.println(Arrays.toString(result));

> 打印\[0,0,0,88\]

**小端点序**

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(4);
    byteBuffer.order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);
    byteBuffer.putInt(88);
    byte[] result = byteBuffer.array();
    System.out.println(Arrays.toString(result));

> 打印\[88,0,0,0\]

### 读数据 ###

**flip**  
开始读的时候，将postion复位到0，并将limit设为当前postion。（即写转读的时候用到）

![20210317142727593.png][]

**get**  
从buffer里读一个字节，并把postion移动一位。上限是limit，即写入数据的最后位置。

![20210317142656415.png][]

**clear**  
将limit设置为容量大小，将position置为0，并**不清除buffer内容**。

![20210317142613936.png][]

### 写数据 ###

**put**  
写模式下，往buffer里写一个字节，并把postion移动一位。写模式下，一般limit与capacity相等。

![20210317142903815.png][]

### 实例 ###

以Mysql空间数据类型 Geometry 来实操一波

Geometry 实际存储格式为：长度为25个字节

*  4个字节用于整数SRID（0）
 *  1个字节（整数字节顺序）（1 =小字节序）
 *  4个字节用于整数类型信息
 *  8字节的双精度X坐标
 *  8字节的双精度Y坐标

例如，`POINT(1 -1)`由以下25个字节的序列组成，每个序列由**两个十六进制**数字表示：

mysql> SET @g = ST_GeomFromText('POINT(1 -1)');
    mysql> SELECT LENGTH(@g);
    +------------+
    | LENGTH(@g) |
    +------------+
    |         25 |
    +------------+
    mysql> SELECT HEX(@g);
    +----------------------------------------------------+
    | HEX(@g)                                            |
    +----------------------------------------------------+
    | 000000000101000000000000000000F03F000000000000F0BF |
    +----------------------------------------------------+

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">组成</th> 
   <th align="left">大小</th> 
   <th align="left">值</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">SRID</td> 
   <td align="left">4个字节</td> 
   <td align="left"><code>00000000</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">字节顺序</td> 
   <td align="left">1个字节</td> 
   <td align="left"><code>01</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">WKB类型</td> 
   <td align="left">4字节</td> 
   <td align="left"><code>01000000</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">X坐标</td> 
   <td align="left">8字节</td> 
   <td align="left"><code>000000000000F03F</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Y坐标</td> 
   <td align="left">8字节</td> 
   <td align="left"><code>000000000000F0BF</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 读POINT ####

// 模拟 POINT(1 -1)
            String pointstr = "000000000101000000000000000000F03F000000000000F0BF";
            byte[] bytes = HexUtil.decodeHex(pointstr);
            // 开始
            ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(bytes)
                    .order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);// 小端点排序（Java默认是大端点排序，这里要改下）
            int SRID = wrap.getInt();
            byte endian = wrap.get();
            int wkbType = wrap.getInt();
            double x = wrap.getDouble();
            double y = wrap.getDouble();
            System.out.println("SRID: " + SRID);
            System.out.println("endian: " + endian);
            System.out.println("wkbType: " + wkbType);
            System.out.println("x: " + x);
            System.out.println("y: " + y);
    ...
    SRID: 0
    endian: 1
    wkbType: 1
    x: 1.0
    y: -1.0

#### 写POINT ####

// 开始
            ByteBuffer wrap = ByteBuffer.allocate(25)
                    .order(ByteOrder.LITTLE_ENDIAN);// 小端点排序（Java默认是大端点排序，这里要改下）
            wrap.putInt(0);// SRID: 0
            wrap.put((byte) 1);// endian: 1
            wrap.putInt(1);// wkbType: 1
            wrap.putDouble(1);// x: 1.0
            wrap.putDouble(-1);// y: -1.0
            byte[] array = wrap.array();
            String encodeHexStr = HexUtil.encodeHexStr(array, false);
            System.out.println(encodeHexStr);
    ...
    000000000101000000000000000000F03F000000000000F0BF

参考：

*  https://www.jianshu.com/p/ebc52832dca0
 *  https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/gis-data-formats.html

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2FidTkzNTAwOTA2Ng_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221022/4fa9f2cbada1440caac2bd3e27a0a57a.png
[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%AD%97%E8%8A%82%E5%BA%8F/1457160
[20210317142727593.png]: /images/20221022/7051b873180d43bf814f8779d229e547.png
[20210317142656415.png]: /images/20221022/cfbf5261da804d0eb6e2f000b9bc0b3b.png
[20210317142613936.png]: /images/20221022/cf67414eebf5477e876dd5f0b7239473.png
[20210317142903815.png]: /images/20221022/bd50668a05914dda99368168aa843976.png