- 1.定义
- 2.基本使用
- 2.1.Java操作磁盘文件
- 2.2.NIO操作磁盘文件
- 2.3.内存溢出
- 2.4.分配和释放原理
- 3.直接内存的回收机制总结
不是虚拟机的内存，是系统内存。Direct Memory
- 常见于NIO操作时，用于数据缓存区
- 分配回收成本过高，但读写性能高
- 不受JVM内存回收管理
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class Demo1_9 {
static final String FROM = "E:\b.mp4";
static final String TO = "E:\a.mp4";
static final int _1Mb = 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) {
io(); // io 用时：1535.586957 1766.963399 1359.240226
directBuffer(); // directBuffer 用时：479.295165 702.291454 562.56592
}
private static void directBuffer() {
long start = System.nanoTime();
try (FileChannel from = new FileInputStream(FROM).getChannel();
FileChannel to = new FileOutputStream(TO).getChannel();
) {
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(_1Mb);
while (true) {
int len = from.read(bb);
if (len == -1) {
break;
}
bb.flip();
to.write(bb);
bb.clear();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
long end = System.nanoTime();
System.out.println("directBuffer 用时：" + (end - start) / 1000_000.0);
}
private static void io() {
long start = System.nanoTime();
try (FileInputStream from = new FileInputStream(FROM);
FileOutputStream to = new FileOutputStream(TO);
) {
byte[] buf = new byte[_1Mb];
while (true) {
int len = from.read(buf);
if (len == -1) {
break;
}
to.write(buf, 0, len);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
long end = System.nanoTime();
System.out.println("io 用时：" + (end - start) / 1000_000.0);
}
}
2.1.Java操作磁盘文件
当java读取磁盘文件时，会从用户态切换到内核态，才能去操作系统内存。读取时，系统内存先开辟一块缓存空间，磁盘文件分块读取。然后java虚拟机内存再开辟缓存空间new Byte[]来读取系统内存的文件。由于有从系统内存读取到java虚拟机的内存，所以效率较低。
读取磁盘文件时，会有一块直接内存，Java虚拟机和视同内存都能访问使用，所以效率更高。
public class Demo1_10 {
static int _100Mb = 1024 * 1024 * 100;
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList<>();
int i = 0;
try {
while (true) {
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(_100Mb);
list.add(byteBuffer);
i++;
}
} finally {
System.out.println(i);
}
// 方法区是jvm规范， jdk6 中对方法区的实现称为永久代
// jdk8 对方法区的实现称为元空间
}
}
2.4.分配和释放原理
- 使用了Unsafe对象完成直接内存的分配回收，并且回收需要主动调用freeMemory方法。
- ByteBuffer的实现类内部，使用了Cleaner（虚引用）来检测ByteBuffer对象，一旦ByteBuffer对象被垃圾回收，那么就会由ReferenceHandler线程通过Cleaner的clean方法调用freeMemory来释放直接内存。
public class Demo1_26 {
static int _1Gb = 1024 * 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) throws IOException {
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(_1Gb);
System.out.println("分配完毕...");
System.in.read();
System.out.println("开始释放...");
byteBuffer = null;
System.gc(); // 显式的垃圾回收，Full GC
System.in.read();
}
}
- 直接内存不受jvm内存管理，但是这段代码示例中，当byteBuffer = null，执行垃圾回收后，直接内存却被释放了。这是因为跟jdk中的一个类Unsafe有关。
- -XX:+DisableExplicitGC 禁用显式的垃圾回收。只有等到jvm自己进行垃圾回收才会回收。
public class Demo1_27 {
static int _1Gb = 1024 * 1024 * 1024;
public static void main(String[] args) throws IOException {
Unsafe unsafe = getUnsafe();
// 分配内存
long base = unsafe.allocateMemory(_1Gb);
unsafe.setMemory(base, _1Gb, (byte) 0);
System.in.read();
// 释放内存
unsafe.freeMemory(base);
System.in.read();
}
public static Unsafe getUnsafe() {
try {
Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
f.setAccessible(true);
Unsafe unsafe = (Unsafe) f.get(null);
return unsafe;
} catch (NoSuchFieldException | IllegalAccessException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
}
Unsafe类调用其方法freeMemory来释放了直接内存。
ByteBuffer源码
ByteBuffer分配直接内存是通过new 了一个DirectByteBuffer
在DirectByteBuffer内部可以看到，确实是用Unsafe类去分配内存。
这里调用了一个Cleaner的create方法，且后台线程还会对虚引用的对象监测，如果虚引用的实际对象（这里是DirectByteBuffer）被回收以后，就会调用Cleaner的clean方法，来清除直接内存中占用的内存
DirectByteBuffer的run方法释放了直接内存。
使用了 Unsafe 对象完成直接内存的分配回收，并且回收需要主动调用 freeMemory 方法
ByteBuffer 的实现类内部，使用了 Cleaner （虚引用）来监测 ByteBuffer 对象，一旦 ByteBuffer 对象被垃圾回收，那么就会由 ReferenceHandler 线程通过 Cleaner 的 clean 方法调 用 freeMemory 来释放直接内存
