java直接（堆外）内存使用详解-mile米乐体育

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！如果想要深入理解，可以看看下面参考的那些博客。

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；        00              96 小端：        96              00

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-1 public 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0 public 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=mark system.out.println("reset后 "   buffer); buffer.rewind();//清除标记，position变成0，mark变成-1 system.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] 1 2 3 4 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;     }

参考

1 java基本数据类型

2 java中大端与小端