一、數組分配的上限

Java里數組的大小是受限制的，因為它使用的是int類型作為數組下標。這意味著你無法申請超過Integer.MAX_VALUE（2^31-1）大小的數組。這并不是說你申請內存的上限就是2G。你可以申請一個大一點的類型的數組。比如：

不幸的是，在Java里，由于數組元素的類型的限制，你操作起內存來會比較麻煩。在操作數組方面，ByteBuffer應該是最有用的一個類了，它提供了讀寫不同的Java類型的方法。它的缺點是，目標數組類型必須是byte[]，也就是說你分配的內存緩存最大只能是2G。

二、把所有數組都當作byte數組來進行操作

假設現在2G內存對我們來說遠遠不夠，如果是16G的話還算可以。我們已經分配了一個long[]，不過我們希望把它當作byte數組來進行操作。在Java里我們得求助下C程序員的好幫手了――sun.misc.Unsafe。這個類有兩組方法：getN(object, offset),這個方法是要從object偏移量為offset的位置獲取一個指定類型的值并返回它，N在這里就是代表著那個要返回值的類型，而putN(Object,offset,value）方法就是要把一個值寫到Object的offset的那個位置。

不幸的是，這些方法只能獲取或者設置某個類型的值。如果你從數組里拷貝數據，你還需要unsafe的另一個方法，copyMemory(srcObject, srcOffset, destObject,destOffet,count)。這和System.arraycopy的工作方式類似，不過它拷貝的是字節而不是數組元素。

想通過sun.misc.Unsafe來訪問數組的數據，你需要兩個東西：

1.數組對象里數據的偏移量
2.拷貝的元素在數組數據里的偏移量
Arrays和Java別的對象一樣，都有一個對象頭，它是存儲在實際的數據前面的。這個頭的長度可以通過unsafe.arrayBaseOffset(T[].class)方法來獲取到，這里T是數組元素的類型。數組元素的大小可以通過unsafe.arrayIndexScale(T[].class) 方法獲取到。這也就是說要訪問類型為T的第N個元素的話，你的偏移量offset應該是arrayOffset+N*arrayScale。

我們來寫個簡單的例子吧。我們分配一個long數組，然后更新它里面的幾個字節。我們把最后一個元素更新成-1（16進制的話是0xFFFF FFFF FFFF FFFF)，然再逐個清除這個元素的所有字節。

private static final long longArrayOffset = unsafe.arrayBaseOffset(long[].class);
輸出的結果是：

三、sun.misc.Unsafe的內存分配

上面也說過了，在純Java里我們的能分配的內存大小是有限的。這個限制在Java的最初版本里就已經定下來了，那個時候人們都不敢相像分配好幾個G的內存是什么情況。不過現在已經是大數據的時代了，我們需要更多的內存。在Java里，想獲取更多的內存有兩個方法：

1.分配許多小塊的內存，然后邏輯上把它們當作一塊連續的大內存來使用。
2.使用sun.misc.Unsafe.allcateMemory(long)來進行內存分配。
第一個方法只是從算法的角度來看比較有意思一點，所以我們還是來看下第二個方法。

sun.misc.Unsafe提供了一組方法來進行內存的分配，重新分配，以及釋放。它們和C的malloc/free方法很像：

1.long Unsafe.allocateMemory(long size)――分配一塊內存空間。這塊內存可能會包含垃圾數據（沒有自動清零）。如果分配失敗的話會拋一個java.lang.OutOfMemoryError的異常。它會返回一個非零的內存地址（看下面的描述）。
2.Unsafe.reallocateMemory(long address, long size)――重新分配一塊內存，把數據從舊的內存緩沖區（address指向的地方）中拷貝到的新分配的內存塊中。如果地址等于0，這個方法和allocateMemory的效果是一樣的。它返回的是新的內存緩沖區的地址。
3.Unsafe.freeMemory(long address)――釋放一個由前面那兩方法生成的內存緩沖區。如果address為0什么也不干 。

這些方法分配的內存應該在一個被稱為單寄存器地址的模式下使用：Unsafe提供了一組只接受一個地址參數的方法（不像雙寄存器模式，它們需要一個Object還有一個偏移量offset）。通過這種方式分配的內存可以比你在-Xmx的Java參數里配置的還要大。

注意：Unsafe分配出來的內存是無法進行垃圾回收的。你得把它當成一種正常的資源，自己去進行管理。

下面是使用Unsafe.allocateMemory分配內存的一個例子，同時它還檢查了整個內存緩沖區是不是可讀寫的：