驿寄梅花，鱼传尺素。砌成此恨无重数。

——秦观《踏莎行》

JVM之直接内存

1. 直接内存概述

  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。

    • 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。

  5. 使用下列代码，直接分配本地内存空间：

    1
    2
    int BUFFER = 1024*1024*1024; // 1GB
    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFER);

1.2 非直接缓存区

原来采用IO的架构，我们需要从用户态切换成内核态

image-20200709170907611

1.3 直接缓存区

NIO的方式使用了缓存区的概念

image-20201019185233297

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
/**
 *  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();
    }
}

1.3 也存在的OOM

  1. 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. 缺点

    • 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-XX:MaxDirectMemorySize=10m设置，如果不指定，默认与堆的最大值-Xmx参数值一致。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
/**
 * -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);
        }

    }
}

image-20200709230647277

☆