Java直接（堆外）内存使用详解

本篇主要讲解如何使用直接内存（堆外内存），并按照下面的步骤进行说明：相关背景-->读写操作-->关键属性-->读写实践-->扩展-->参考说明希望对想使用直接内存的朋友，提供点快捷的参考。

数据类型

下面这些，都是在使用DirectBuffer中必备的一些常识，暂作了解吧。

基本类型长度

在Java中有很多的基本类型，比如：

byte，一个字节是8位bit，也就是1B
short，16位bit，也就是2B
int，32位bit，也就是4B
long, 64位bit，也就是8B
char，16位bit，也就是2B
float，32位bit，也就是4B
double，64位bit，也就是8B

不同的类型都会按照自己的位数来存储，并且可以自动进行转换提升。
byte、char、short都可以自动提升为int，如果操作数有long，就会自动提升为long，float和double也是如此。

大端小端

由于一个数据类型可能有很多个字节组成的，那么它们是如何摆放的。这个是有讲究的：

大端：低地址位存放高有效字节
小端：低地址位存放低有效字节

举个例子，一个char是有两个字节组成的，这两个字节存储可能会显示成如下的模样，比如字符a:低地址位高地址位大端；0096小端：9600

String与new String的区别

再说说"hello"和new String（"hello"）的区别：如果是"hello"，JVM会先去共享的字符串池中查找，有没有"hello"这个词，如果有直接返回它的引用；如果没有，就会创建这个对象，再返回。因此，"a"+"b"相当于存在3个对象，分别是"a"、"b"、"ab"。而new String（"hello"），则省去了查找的过程，直接就创建一个hello的对象，并且返回引用。

读写数据

在直接内存中，通过allocateDirect（int byte_length）申请直接内存。这段内存可以理解为一段普通的基于Byte的数组，因此插入和读取都跟普通的数组差不多。只不过提供了基于不同数据类型的插入方法，比如：

put（byte）插入一个byte
put（byte[]）插入一个byte数组
putChar（char）插入字符
putInt（int）插入Int
putLong（long）插入long

等等....详细的使用方法，也可以参考下面的图片：对应读取数据，跟写入差不多：注意所有没有index参数的方法，都是按照当前position的位置进行操作的。下面看看什么是position，还有什么其他的属性吧！

基本的属性值

它有几个关键的指标：mark-->position-->limit-->capacity另外,还有remaining=limit-position。先说说他们的意思吧！

当前位置——position

position是当前数组的指针，指示当前数据位置。举个例子：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect（1024）;buffer.putChar（"a"）;System.out.println（buffer）;buffer.putChar（"c"）;System.out.println（buffer）;buffer.putInt（10）;System.out.println（buffer）;

由于一个char是2个字节，一个Int是4个字节，因此position的位置分别是:2,4,8注意，Position的位置是插入数据的当前位置，如果插入数据，就会自动后移。
也就是说，如果存储的是两个字节的数据，position的位置是在第三个字节上，下标就是2。

java.nio.DirectByteBuffer[pos=2 lim=1024 cap=1024]java.nio.DirectByteBuffer[pos=4 lim=1024 cap=1024]java.nio.DirectByteBuffer[pos=8 lim=1024 cap=1024]

position可以通过position（）获得，也可以通过position（int）设置。

//position（int）方法的源码public final Buffer position（int newPosition） {if （（newPosition > limit） || （newPosition < 0））throw new IllegalArgumentException（）;position = newPosition;if （mark > position） mark = -1;return this;}

注意：position的位置要比limit小，比mark大

空间容量——capacity

capacity是当前申请的直接内存的容量，它是申请后就不会改变的。

capacity则可以通过capacity（）方法获得。

限制大小——limit

我们可能想要改变这段直接内存的大小，因此可以通过一个叫做Limit的属性设置。

limit则可以通过limit（）获得，通过limit（int）进行设置。

注意limit要比mark和position大，比capacity小。

//limit（int）方法的源码public final Buffer limit（int newLimit） {if （（newLimit > capacity） || （newLimit < 0））throw new IllegalArgumentException（）;limit = newLimit;if （position > limit） position = limit;if （mark > limit） mark = -1;return this;}

标记位置——mark

mark，就是一个标记为而已，记录当前的position的值。常用的场景，就是记录某一次插入数据的位置，方便下一次进行回溯。

可以使用mark（）方法进行标记，
使用reset（）方法进行清除，
使用rewind（）方法进行初始化//mark方法标记当前的position,默认为-1public final Buffer mark（） {mark = position;return this;}//reset方法重置mark的位置，position的位置，不能小于mark的位置，否则会出错public final Buffer reset（） {int m = mark;if （m < 0）throw new InvalidMarkException（）;position = m;return this;}//重置mark为-1.position为0public final Buffer rewind（） {position = 0;mark = -1;return this;}使用案例ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect（1024）;buffer.putChar（"a"）;buffer.putChar（"c"）;System.out.println（"插入完数据 " + buffer）;buffer.mark（）;// 记录mark的位置buffer.position（30）;// 设置的position一定要比mark大，否则mark无法重置System.out.println（"reset前 " + buffer）;buffer.reset（）;// 重置reset ，reset后的position=markSystem.out.println（"reset后 " + buffer）;buffer.rewind（）;//清除标记，position变成0，mark变成-1System.out.println（"清除标记后 " + buffer）;可以看到如下的运行结果：插入完数据 java.nio.DirectByteBuffer[pos=4 lim=1024 cap=1024]reset前 java.nio.DirectByteBuffer[pos=30 lim=1024 cap=1024]reset后 java.nio.DirectByteBuffer[pos=4 lim=1024 cap=1024]清除标记后 java.nio.DirectByteBuffer[pos=0 lim=1024 cap=1024]

剩余空间——remaing

remaing则表示当前的剩余空间：public final int remaining（） {return limit - position;}

读写实践

写操作主要就是按照自己的数据类型，写入到直接内存中，注意每次写入数据的时候，position都会自动加上写入数据的长度，指向下一个该写入的起始位置：下面看看如何写入一段byte[]或者字符串：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect（10）;byte[] data = {1,2};buffer.put（data）;System.out.println（"写byte[]后 " + buffer）;buffer.clear（）;buffer.put（"hello".getBytes（））;System.out.println（"写string后 " + buffer）;

输出的内容为:写byte[]后 java.nio.DirectByteBuffer[pos=2 lim=10 cap=10]写string后 java.nio.DirectByteBuffer[pos=5 lim=10 cap=10]读的时候，可以通过一个外部的byte[]数组进行读取。由于没有找到直接操作直接内存的方法: 因此如果想在JVM应用中使用直接内存，需要申请一段堆中的空间，存放数据。如果有更好的方法，还请留言。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect（10）;buffer.put（new byte[]{1,2,3,4}）;System.out.println（"刚写完数据 " +buffer）;buffer.flip（）;System.out.println（"flip之后 " +buffer）;byte[] target = new byte[buffer.limit（）];buffer.get（target）;//自动读取target.length个数据for（byte b : target）{System.out.println（b）;}System.out.println（"读取完数组 " +buffer）;

输出为

刚写完数据 java.nio.DirectByteBuffer[pos=4 lim=10 cap=10]flip之后 java.nio.DirectByteBuffer[pos=0 lim=4 cap=10]1234读取完数组 java.nio.DirectByteBuffer[pos=4 lim=4 cap=10]

常用方法

上面的读写例子中，有几个常用的方法：

clear（）

这个方法用于清除mark和position，还有limit的位置：public final Buffer clear（） {position = 0;limit = capacity;mark = -1;return this;}

flip（）

这个方法主要用于改变当前的Position为limit，主要是用于读取操作。public final Buffer flip（） {limit = position;position = 0;mark = -1;return this;}

compact（）

这个方法在读取一部分数据的时候比较常用。
它会把当前的Position移到0，然后position+1移到1。

public ByteBuffer compact（） {int pos = position（）;int lim = limit（）;assert （pos <= lim）;int rem = （pos <= lim ？ lim - pos : 0）;unsafe.copyMemory（ix（pos）, ix（0）, rem << 0）;position（rem）;limit（capacity（））;discardMark（）;return this;}

比如一段空间内容为:123456789当position的位置在2时，调用compact方法，会变成：345678989

isDirect（）

这个方法用于判断是否是直接内存。如果是返回true，如果不是返回false。

rewind（）

这个方法用于重置mark标记： public final Buffer rewind（） {position = 0;mark = -1;return this;}本文永久更新链接地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2016-03/129409.htm