直接内存

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直接内存概述

直接内存

1. 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。
2. 直接内存是在Java堆外的、直接向系统申请的内存区间。
3. 来源于NIO，通过存在堆中的DirectByteBuffer操作Native内存
4. 通常，访问直接内存的速度会优于Java堆。即读写性能高。
5. 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。
6. Java的NIO库允许Java程序使用直接内存，用于数据缓冲区

代码实例

import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.Scanner;

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

    public static void main(String[] args) {
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(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

释放后，Java程序的内存占用明显减少

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

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，需要内存如下图的操作。

使用IO见下图，这里需要两份内存存储重复数据，效率低。

直接缓冲区（NIO）

NIO 直接操作物理磁盘，省去了中间商赚差价

代码示例

分别使用 BIO 和 NIO 复制大文件，看看用时差别

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

/**
 * @author kiser
 *
 */
public class BufferTest1 {
    private static final int _100Mb = 1024 * 1024 * 100;
    private static final String TO = "D:\\Downloads\\极品爆乳女神『香草少女M』5月新作天台上的情欲优等生.mp4";

    @SuppressWarnings("resource")
    private static long directBuffer(String src, String dest) {
        long start = System.currentTimeMillis();

        FileChannel inChannel = null;
        FileChannel outChannel = null;

        try {
            inChannel = new FileInputStream(src).getChannel();
            outChannel = new FileOutputStream(dest).getChannel();
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(_100Mb);
            while (inChannel.read(byteBuffer) != -1) {
                // 修改为读数据模式
                byteBuffer.flip();
                outChannel.write(byteBuffer);
                // 清空
                byteBuffer.clear();
            }
        } catch (FileNotFoundException e1) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e1.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // TODO: handle finally clause
            if (inChannel != null) {
                try {
                    inChannel.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            if (outChannel != null) {
                try {
                    outChannel.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

        long end = System.currentTimeMillis();
        return end - start;
    }

    private static long io(String src, String dest) {
        long start = System.currentTimeMillis();

        FileInputStream fis = null;
        FileOutputStream fos = null;

        try {
            fis = new FileInputStream(src);
            fos = new FileOutputStream(dest);
            byte[] buffer = new byte[_100Mb];
            while (true) {
                int len = fis.read(buffer);
                if (len == -1) {
                    break;
                }
                fos.write(buffer, 0, len);
            }
        } catch (FileNotFoundException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // TODO: handle finally clause
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }

            if (fos != null) {
                try {
                    fos.close();
                } catch (IOException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        return end - start;
    }

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        long sum = 0;
        String src = "D:\\Downloads\\极品爆乳女神『香草少女M』5月新作天台上的情欲优等生.mp4";
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            String dest = "D:\\Downloads\\极品爆乳女神『香草少女M』5月新作天台上的情欲优等生_" + i + ".mp4";
            // 6915
            sum += io(src, dest);
            // 5287
            // sum += directBuffer(src, dest);
        }

        System.out.println("总花费的时间为：" + sum);
    }
}

直接内存与OOM

1. 直接内存也可能导致OutOfMemoryError异常
2. 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。
3. 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
4. 直接内存大小可以通过MaxDirectMemorySize设置
5. 如果不指定，默认与堆的最大值-Xmx参数值一致

代码示例

import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.ArrayList;

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

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        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) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } finally {
            // TODO: handle finally clause
            System.out.println(count);
        }
    }

}

代码示例 2

import sun.misc.Unsafe;

import java.lang.reflect.Field;

public class MaxDirectMemorySizeTest {
    /**
     * 1MB
     */
    private static final long _1MB = 1024 * 1024;

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws IllegalAccessException {
        // TODO Auto-generated method stub
        Field unsafeField = Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];
        unsafeField.setAccessible(true);
        Unsafe unsafe = (Unsafe)unsafeField.get(null);
        while(true){
            unsafe.allocateMemory(_1MB);
        }
    }
}

直接内存

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原文地址：https://www.cnblogs.com/iamfatotaku/p/14407871.html