第十一章 直接内存(Direct Memory)

这一章知识非常少，我们为什么要讲直接内存呢？是因为在jdk8的时候引入了元空间，而元空间使用的就是直接内存。

直接内存概述

• 直接内存不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是《Java虚拟机规范》中定义的内存区域。

• 直接内存是在Java堆外的、直接向系统申请的内存区间。

• 来源于NIO(其实在jdk1.4引入NIO时就有了操作本地内存的概念，当然NIO后来在jdk1.7时引入了NIO2)，通过存在堆中的DirectByteBuffer操作Native内存

• 通常，访问直接内存的速度会优于Java堆。即读写性能高。

1. • 因此出于性能考虑，读写频繁的场合可能会考虑使用直接内存。

   • Java的NIO库允许Java程序使用直接内存，用于数据缓冲区

/**
 *  IO                  NIO (New IO / Non-Blocking IO)
 *  byte[] / char[]     Buffer
 *  Stream              Channel
 *
 * 查看直接内存的占用与释放
 */
public class BufferTest {
    private static final int BUFFER = 1024 * 1024 * 1024;//1GB

    public static void main(String[] args){
        //直接分配本地内存空间
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER);
        System.out.println("直接内存分配完毕，请求指示！");

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        scanner.next();

        System.out.println("直接内存开始释放！");
        byteBuffer = null;
        System.gc();
        scanner.next();
    }
}

直接占用了1G的本地内存

 当控制台输入"释放内存"后

BIO与NIO

非直接缓存区（BIO）

原来采用BIO的架构，在读写本地文件时，我们需要从用户态切换成内核态

直接缓冲区（NIO）

NIO 直接操作物理磁盘，省去了中间过程

如何理解上面的内容：我们的java程序，想要操作本地磁盘，首先命令会到用户地址空间(jvm中)，然后这个jvm映射会到内核地址空间(这个应该是操作系统提供的映射物理磁盘的)，最终到物理磁盘。而NIO直接操作一个映射文件，是java程序直接到物理磁盘的(我猜这个映射是啊哦做系统提供的吧)。这是个人理解。

直接内存与OOM

• 直接内存也可能导致OutofMemoryError异常

• 由于直接内存在Java堆外，因此它的大小不会直接受限于-Xmx指定的最大堆大小(以前是永久代的时候好像也不受这个影响吧？？)，但是系统内存是有限的，Java堆和直接内存的总和依然受限于操作系统能给出的最大内存。

• 直接内存的缺点为：

  • 分配回收成本较高
  • 不受JVM内存回收管理

• 直接内存大小可以通过MaxDirectMemorySize设置

• 如果不指定，默认与堆的最大值-Xmx参数值一致

演示直接内存的OOM

/**
 * 本地内存的OOM:  OutOfMemoryError: Direct buffer memory
 *
 */
public class BufferTest2 {
    private static final int BUFFER = 1024 * 1024 * 20;//20MB

    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<ByteBuffer> list = new ArrayList<>();

        int count = 0;
        try {
            while(true){  // 不断使用
                ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER);   // 使用本地内存
                list.add(byteBuffer);
                count++;
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } finally {
            System.out.println(count);
        }


    }
}

结果

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
    at java.nio.Bits.reserveMemory(Bits.java:694)
    at java.nio.DirectByteBuffer.<init>(DirectByteBuffer.java:123)
    at java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(ByteBuffer.java:311)
    at com.atguigu.java.BufferTest2.main(BufferTest2.java:21)