JVM-11-直接内存

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空间

• 来源于NIO（NIO (New IO / Non-Blocking IO)），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
   *
   * 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();
      }
  }
  

• 通常，访问直接内存的速度会优于Java堆。即读写性能高。

  • 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

• 也可能导致OutOfMemoryError异常

  /**
   * 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){
                  ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER);
                  list.add(byteBuffer);
                  count++;
                  try {
                      Thread.sleep(100);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
              }
          } finally {
              System.out.println(count);
          }
    
    
      }
  }
  

• 由于直接内存在Java堆外，因此它的大小直接受限于-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给出的最大内存。

• 缺点：

  • 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

/**
 * -Xmx20m -XX:MaxDirectMemorySize=10m
 */
public class MaxDirectMemorySizeTest {
    private static final long _1MB = 1024 * 1024;

    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {
        Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
        unsafeField.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe)unsafeField.get(null);
        while(true){
            unsafe.allocateMemory(_1MB);
        }

    }
}

输出：

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError
	at sun.misc.Unsafe.allocateMemory(Native Method)
	at com.atguigu.java.MaxDirectMemorySizeTest.main(MaxDirectMemorySizeTest.java:20)