直接内存 Direct Memory

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缓存区操作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。

  • 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

举例

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

/**
 * 查看直接内存的占用与释放
 * 配合jps命令、任务管理器查看进程
 */
public class BufferTest {
    private static final int BUFFER = 1024 * 1024 * 1024;

    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();
    }
}

非直接缓存区和缓存区

原来采用BIO的架构

使用Java程序访问物理内存上的文件时，比如说我们要读这个文件，需要从用户态切换成内核态， 需要从虚拟机的内存中读取具体地址上的数据，而这个地址还需要从内核地址上获取，然后才能对应到物理磁盘上。

写的话也是同样的道理，先把数据写出到用户态的虚拟机的内存地址上，然后这个数据再被复制到内核态的本地内存空间上，然后再写入到具体的物理磁盘上。

java如何操作内存 java nio直接内存_java

DirectBuffer

NIO的方式使用了缓存区的概念，就不会有用户态和内核态这两种状态以及中间copy的过程了，直接就存在物理映射文件中

java如何操作内存 java nio直接内存_System_02

直接内存概述

NIO也可能导致OutOfMemoryError：Direct buffer memory异常

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

/**
 * 本地内存的OOM
 * OutOfMemoryError: Direct buffer memory
 * 在任务管理器，观察内存的变化，发现内存最终达到了6G，报错了
 */
public class BufferTest2 {
    private static final int BUFFER = 1024 * 1024 * 20; // 20GB

    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(300);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println(count);
        }
    }
}

如果在程序中出现了直接内存的OOM，可以考虑查看dump文件，如果又出现了异常，dump文件又小，这个时候就需要考虑是否在程序中直接或间接的用过DirectBuffer

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。

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-XX:MaxDirectMemorySize设置

如果不指定，默认与堆的最大值-Xmx参数值一致

java如何操作内存 java nio直接内存_Java_03

进程中所占用的内存空间=堆空间+本地内存