缓冲区是数据的存储区域，这些数据只保存很短的一段时间，通常在系统的内存中。缓冲区的工作是保存数据，直到需要使用它。例如，当你尝试从youtube下载视频时，它可能会在播放之前将前30%的内容放入缓冲区。当视频播放时，计算机下载视频的其余部分并将其保存在缓冲区中。在本文中，我们将了解什么是缓冲区，类型，需要，使用，优点和缺点。
在没有网络的情况下，音频或视频几乎不可能停止或跳过，因为内容是从缓冲区而不是直接从Internet传输的。
计算机语言中的缓冲区是什么?
缓冲区是当数据从一个位置传输到另一个位置时用于保存数据的一段内存。在进程之间传输数据时电脑，则使用缓冲区。大多数缓冲器是基于软件的。
当获取数据的速度和检索数据的速度之间存在差异时，通常使用缓冲区。如果我们消除缓冲区，要么数据将丢失，要么带宽使用将减少。
无论通信是直接的还是间接的，通过通信进程交换的消息都驻留在缓冲的临时队列中。它经常通过在内存中采用队列或FIFO机制来适应时序，以不同的速率同时向队列中写入和读取数据。
缓冲区类型
缓冲区有多种类型，每种类型都有独特的用法、特征和属性。下面是一些常见的缓冲区类型的例子:
输入缓冲区
这个缓冲区在程序处理输入数据之前临时存储数据。
输出缓冲区
此缓冲区在将输出数据发送到输出设备之前临时存储输出数据。
循环缓冲区
该缓冲区采用固定大小的内存块，以便在系统的不同部分之间进行有效的数据传输。
双缓冲
在双缓冲中使用两个方案或两个缓冲区而不是一个。在这种类型的缓冲中，生产者创建一个缓冲区，而消费者完成另一个缓冲区。因此，生产者不必等待缓冲区被填满。双缓冲也称为缓冲区交换。
该技术通过使用两个缓冲区来存储图像数据，减少了计算机图形中的闪烁并提高了渲染性能。
行缓冲
该缓冲区用于在处理数据之前存储单行数据，例如一行文本或图像行。
循环缓冲区
这种循环缓冲区使用固定大小的内存块，通常用于嵌入式系统、网络和实时应用程序。
缓存缓冲区
该缓冲区通过将频繁访问的数据临时存储在更快、更近的内存位置来提高其性能。
文件缓冲区
这个缓冲区在读取或写入文件之前临时保存文件内容。
缓冲的类型
我们可以根据缓冲的容量和功能对其进行分类。
取决于容量的缓冲类型
根据缓冲的容量，它分为三种类型:
-
- 零容量缓冲
- 有限容量缓冲
- 无限容量缓冲
零容量缓冲
零容量是一个术语，用于描述没有缓冲的情况。此队列无法容纳任何消息。因此，它的最大长度为0。发送进程必须暂停，直到消息被接收进程接收。它也被称为无缓冲。
有限容量缓冲
这种类型的缓冲具有队列n的确定长度。因此，它可以在其队列中保存n条消息。当队列有空间时，可以添加其他消息，并且发送过程不会减慢。它也被称为自动缓冲。
无限容量缓冲
这个队列的长度是无限的。因此，它可以容纳任意数量的消息。在这样的系统中，发送过程永远不会被阻塞。缓冲也可以根据用作单缓冲区、双缓冲区和循环缓冲区的缓冲区数量进行分类。
取决于函数的缓冲类型
根据缓冲功能的不同，可以分为以下几种:
输入缓冲
这种缓冲技术用于在程序处理传入数据之前存储传入数据。它可以用来优化I/O操作，减少开销，并提高程序的性能。
输出缓冲
该技术用于存储在将数据发送到输出设备之前由程序处理过的数据。输出缓冲可以优化I/O操作，减少开销，并提高程序的性能。
行缓冲
此缓冲方法用于在处理数据之前临时存储单行数据，例如一行文本或图像行。它通常用于文本编辑器和图像处理应用程序。
块缓冲
该技术用于在处理数据块之前临时存储数据块。块缓冲经常用于数据传输操作，可以优化I/O操作。
双缓冲技术
该技术用于计算机图形学，以防止闪烁和提高渲染性能。它使用两个缓冲区来存储图像数据，一个用于显示当前图像，另一个用于呈现下一帧。
环形缓冲
这种缓冲方法利用固定大小的缓冲区，并允许在系统的不同部分之间进行有效的数据传输。循环缓冲经常用于嵌入式系统、网络和实时应用程序。
为什么需要缓冲?
设想一下这样一个世界，在这个世界里，计算机效率低下，事物也不像现在这样美好。想想不觉得不愉快吗?计算机数据缓冲最常见的原因之一是效率。缓冲区不仅使单个程序或服务的运行速度更快，而且它们的形状和大小也多种多样，每种情况下都有不同的用途。例如，文本编辑器程序在将内容保存到硬盘之前将其保存到缓冲区中。
这表明数据只是暂时存储，直到用户将其保存到硬盘．它有助于同步两个设备之间的数据传输速度。例如，硬盘必须存储从调制解调器接收到的文件。它帮助具有不同数据传输大小的设备相互适应。它帮助设备在发送或接收数据之前操作数据。
庞大的通信被分成小的部分，在通信网络中通过网络发送。在接收端，这些碎片被收集到一个缓冲器中，并重新组装成一个完整的大消息。还支持复制语义。由复制语义保证的缓冲区中的数据量是在系统调用时缓冲区中的数据量，而不管缓冲区中的数据是否有任何后续更改。缓冲可以提高设备的性能。它将一个作业的输入/输出(I/O)与另一个作业的计算结合起来。
缓冲在现代应用中的重要性
- 缓冲器是所有东西的一种临时存储区域，它在计算机上相互作用，因为它有许多不同的设备，以不同的速度工作。
- 这样做是为了确保所有活动的设备、程序和进程之间的一切顺利运行，没有错误。
- 缓冲提供了不同数据传输大小的设备修改。
- 缓冲用于成功地处理数据流的生产者和消费者之间的速度差异。
缓冲器的优点
- 缓冲区支持一致的磁盘访问。它使系统设计更容易。
- 系统不会对I/O用户进程施加任何数据对齐要求。内核通过将数据从用户缓冲区移动到系统缓冲区(反之亦然)来消除对特定用户缓冲区安排的需求，从而使用户程序更简单、更有效。
- 它可以减少磁盘流量，从而提高系统的整体性能和更快的反应时间。
- 缓冲区代码有助于文件系统的完整性。
缓冲器的缺点
- 使缓冲区的大小与包含项目数量所需的大小完全一致既不实际也不可行。因此，在大多数情况下，它稍微大一些，剩余的空间被浪费了。
- 在任何时间点，缓冲区的大小都是固定的。当它已满时，它需要用更大的大小重新分配，并且需要移动元素。类似地，当缓冲区中的元素数量小于其大小时，需要较小大小的数据传输，并且需要移动元素以避免过度浪费。
- 当读写系统进程时，缓冲区的使用需要额外的数据复制。在传输大量数据时，这会降低性能。
作者的观点
大多数缓冲区是用软件实现的，因为它通常使用RAM来保存临时数据，因为它的访问时间比硬盘驱动器快得多。当接收数据的速率和处理数据的速率之间存在差异时，通常使用缓冲区，例如在打印机假脱机程序或互联网视频流中。
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