Java Direct memory explain
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。
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：低位存放高有效字节
- 小端：低位存放低有效字节
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 |
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。
它有几个关键的指标：
mark-->position-->limit-->capacity
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
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。
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;
}
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]
remaing则表示当前的剩余空间：
public final int remaining() {
return limit - position;
}
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]
上面的读写例子中，有几个常用的方法：
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;
}
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;
}
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
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。
这个方法用于重置mark标记：
public final Buffer rewind() {
position = 0;
mark = -1;
return this;
}