Java NIO 緩衝區建立指南：allocate、wrap、allocateDirect 三種方式詳解

前言

Java NIO 提供七種基本緩衝區類別（ByteBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、CharBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer、LongBuffer），均無公共建構子，需透過靜態工廠方法建立。本文詳細比較 allocate、wrap、allocateDirect 三種建立方式的差異與適用場景。

七大緩衝區類別共同特性

• 方法簽名對應基本型別（如 IntBuffer.get() 回傳 int）。
• 皆提供 allocate(int capacity) 與 wrap(array) 靜態方法。
• capacity() 回傳緩衝區容量（元素個數，非位元組數）。
• array() 可轉回陣列，但唯讀緩衝區與直接緩衝區不支援，需先用 hasArray() 判斷。

一、allocate(int capacity) - 動態分配

• 建立空緩衝區，容量上限為 capacity。
• 底層採堆疊管理，隨資料量動態分配記憶體，capacity 可設極大（如 1M）。
• 注意：IntBuffer.allocate(1024) 可容納 1024 個 int（4096 位元組），非 1024 位元組。

二、wrap(array) - 封裝現有陣列

• 將陣列或子陣列（指定 offset、length）零複製封裝為緩衝區。
• 修改緩衝區即修改原陣列，反之亦然（共享資料）。
• 子陣列封裝後 capacity() 仍為原陣列長度，非子陣列長度。

int[] arr = {1,2,3,4,5,6};
IntBuffer buf = IntBuffer.wrap(arr, 1, 3); // 封裝索引 1~3
for (int v : buf.array()) System.out.print(v + " "); // 輸出 1 2 3 4 5 6（原陣列全輸出）

三、ByteBuffer 專屬：allocateDirect(int capacity)

• 一次性分配連續原生記憶體，可提升 I/O 效能（避免 JVM 堆與原生記憶體複製）。
• 缺點：分配/釋放較慢、非跨平台一致（某 OS 效能差）、無法使用 array()。
• 用 isDirect() 判斷是否為直接緩衝區。

四、CharBuffer 專屬：封裝字串序列

CharBuffer.wrap(CharSequence) 可接受 String、StringBuffer、StringBuilder、CharBuffer 本身，支援子字串範圍 wrap(csq, start, end)。

CharBuffer cb1 = CharBuffer.wrap("Hello");
CharBuffer cb2 = CharBuffer.wrap(new StringBuffer("World"));
CharBuffer cb3 = CharBuffer.wrap("1234", 1, 3); // "23"

結語

根據效能需求與資料來源選擇建立方式：一般情況用 allocate；已有陣列/字串用 wrap 零複製；極高效能 I/O 且確認平台相容才用 allocateDirect。理解 hasArray()、isDirect() 等檢查方法，避免執行期例外。