直接内存【Direct Memory】

为什么要讲这个：因为jdk8的方法区的落地实现---元空间使用的就是本地的直接内存

1、直接内存 Direct Memory概述

• 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，通过存在堆中的DirectByteBuffer操作Native内存

IO	NIO (New IO / Non-Blocking IO)
byte[] / char[]	Buffer
Stream	Channel

/**
 *  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){
        //调用allocateDirect方法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();  //程序堵塞

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

查看直接内存释放过程：

通常，访问直接内存的速度会优于Java堆。即读写性能高。【怎么理解这个点，看下面第2节】

• 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

使用下列代码，直接分配本地内存空间

int BUFFER = 1024*1024*1024; // 1GB
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER);

2、非直接缓存区和直接缓存区

非直接缓冲区：读写文件，需要与磁盘交互，需要由用户态切换到内核态。在内核态时，需要内存如右图的操作。使用IO,见下图。这里需要两份内存存储重复数据，效率低。【涉及操作系统】

直接缓冲区：使用NIO时，如下图。操作系统划出的直接缓存区可以被java代码直接访问，只有一份【映射到物理内存】。NIO适合对大文件的读写操作。

NIO的方式使用了缓存区的概念

3、存在的问题

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，==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。== 如果超出了，就容易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){
            	//不断的使用本地内存(直接内存)
                ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER);
                //不断的添加，加到list不容易出现gc
                list.add(byteBuffer);
                count++;
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } finally {
            System.out.println(count);
        }
    }
}

缺点

• 直接内存分配回收成本较高
• 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