Android坑点-ByteBuffer.array() 入过坑吗

1、坑点介绍

如下代码：

ByteBuffer buffer =  ByteBuffer.allocateDirect(int capacity)
byte[] array =  buffer.array()

在android平台前面会有几个字节是没有实际数据的，在jre环境下，发生异常。
怎么理解呢？
来个栗子：

 private void bufferTest() {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(10);buffer.put((byte) 1);buffer.put((byte) 2);byte[] arr = buffer.array();//这里使用array返回字节数组for (int i = 0; i < 10; i++) {Log.d("BufferTester", "bufferTest arr[" + i + "]=" + arr[i]);}}

结果如下：

2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[0]=0
2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[1]=0
2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[2]=0
2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[3]=0
2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[4]=1
2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[5]=2
2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[6]=0
2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[7]=0
2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[8]=0
2021-10-27 15:29:43.169 D/BufferTester: bufferTest arr[9]=0

通过上面的结果可以看到 arr[4]=1， arr[5]=2。我们是put了1和2，正常情况是从数组第一个元素开始写入，我们取出的数组却跳跃了前面4个字节。

2、正确使用姿势（入坑了怎么办）

实际上buffer.array() 是不能用的，我们需要使用get(byte[] dst) 或get(byte[] dst, int offset, int length),具体代码如下

 private void bufferTest() {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(10);buffer.put((byte) 1);buffer.put((byte) 2);
//        byte[] arr = buffer.array();buffer.position(0);byte []arr = new byte[10];//put 2次，实际是2个字节buffer.get(arr);for (int i = 0; i < 10; i++) {Log.d("BufferTester", "bufferTest arr[" + i + "]=" + arr[i]);}}

结果：

2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[0]=1
2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[1]=2
2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[2]=0
2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[3]=0
2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[4]=0
2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[5]=0
2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[6]=0
2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[7]=0
2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[8]=0
2021-10-27 15:53:49.954 D/BufferTester: bufferTest arr[9]=0

arr[0]=1,arr[1]=2 是我们期望的结果，也是正确结果。
注：put一字节，postion+1，所以上述代码在取的时候，将pos恢复到起始位置。
所以请使用get方法来获取内容。

如果还是要用array(),那么一定要完全掌握好DirectByteBuffer的机制。

3、坑坑详解

ByteBuffer是一个抽象类，通过类函数 allocateDirect(int capacity)创建的是DirectByteBuffer对象；通过类函数allocate(int capacity)创建的是HeapByteBuffer对象。关系和代码如下

HeapByteBuffer extends ByteBuffer

public static ByteBuffer allocate(int capacity) {if (capacity < 0)throw new IllegalArgumentException();return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);}

DirectByteBuffer extends MappedByteBuffer extends ByteBuffer

 public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {if (capacity < 0) {throw new IllegalArgumentException("capacity < 0: " + capacity);}DirectByteBuffer.MemoryRef memoryRef = new DirectByteBuffer.MemoryRef(capacity);return new DirectByteBuffer(capacity, memoryRef);}

简单过一下：HeapByteBuffer 是堆上分配的空间，DirectByteBuffer是系统分配的空间。

3.1HeapByteBuffer可以用buffer.array()

private HeapByteBuffer(int cap, int lim, boolean isReadOnly) {super(-1, 0, lim, cap, new byte[cap], 0);this.isReadOnly = isReadOnly;}

因为调用super的时候，就按照给定的大小(new byte[cap]) 分配了数组传递给父类，最终调用array()的时候，就返回的这个数组。

3.2DirectByteBuffer的坑在哪里

注意了，我们重点看两个构造函数
DirectByteBuffer.MemoryRef memoryRef = new DirectByteBuffer.MemoryRef(capacity);
return new DirectByteBuffer(capacity, memoryRef);

MemoryRef内存分配
注意看注释要点1、2、3：

  MemoryRef(int capacity) {VMRuntime runtime = VMRuntime.getRuntime();//要点1，分配了一个字节数组，大小是我们给的大小+ 7，例如我们给10，分配了17字节buffer = (byte[]) runtime.newNonMovableArray(byte.class, capacity + 7);//要点2，得到buffer的地址(指针)allocatedAddress = runtime.addressOf(buffer);// Offset is set to handle the alignment: http://b/16449607//要点3、计算一个偏移量，计算结果是在0-7之间。offset = (int) (((allocatedAddress + 7) & ~(long) 7) - allocatedAddress);isAccessible = true;isFreed = false;originalBufferObject = null;}

DirectByteBuffer(int capacity, MemoryRef memoryRef)内存管理与使用

DirectByteBuffer(int capacity, MemoryRef memoryRef) {//要点4、将要点1的数组和要点3的偏移传递给父类super(-1, 0, capacity, capacity, memoryRef.buffer, memoryRef.offset);this.memoryRef = memoryRef;//要点5、给address赋值为要点2的地址+要点3的偏移地址this.address = memoryRef.allocatedAddress + memoryRef.offset;cleaner = null;this.isReadOnly = false;
}

也许老铁已经看出了端倪，此处传递给父类的数组是capacity + 7长度的，其中address是数组的一个子集，举个例子，如果capacity = 10，offset = 5，那么buffer的长度是17，allocatedAddress 是buffer[0]的地址，address 就是buffer[5] 地址。

put是自行实现的

 public final ByteBuffer put(byte x) {if (!memoryRef.isAccessible) {throw new IllegalStateException("buffer is inaccessible");}if (isReadOnly) {throw new ReadOnlyBufferException();}put(ix(nextPutIndex()), x);return this;}private ByteBuffer put(long a, byte x) {
//填充数据Memory.pokeByte(a, x);return this;}private long ix(int i) {
//这里是重点，新加入的字节，用address+已经存在的长度所在的位置进行填充数据。return address + i;}

get(byte[] dst, int dstOffset, int length) 也是通过addr来操作的

public ByteBuffer get(byte[] dst, int dstOffset, int length) {if (!memoryRef.isAccessible) {throw new IllegalStateException("buffer is inaccessible");}checkBounds(dstOffset, length, dst.length);int pos = position();int lim = limit();assert (pos <= lim);int rem = (pos <= lim ? lim - pos : 0);if (length > rem)throw new BufferUnderflowException();//通过address来取数据Memory.peekByteArray(ix(pos),dst, dstOffset, length);position = pos + length;return this;}

总体来说DirectByteBuffer分配了一个字节数组buffer 长度capacity+7，并计算出了一个小于7的偏移值x，再得到一个buffer的偏移地址，address = buffer+x。put、get都是通过address来存取的，因偏移，存取起始位置不一定是buffer[0]，array() 返回的是buffer，因此可能存在前面x个字节没有值。

buffer长度验证

private void bufferTest() {ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(10);byte[] arr = buffer.array();Log.d("BufferTester", "bufferTest len = " + arr.length);