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1Bshort，16位bit，也就是2Bint，32位bit，也就是4Blong, 64位bit，也就是8Bchar，16位bit，也就是2Bfloat，32位bit，也就是4Bdouble，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