直接内存

特点

不属于Java虚拟机管理，属于系统内存； 属于操作系统，常见于NIO操作时，比如ByteBuffer【】用于数据缓冲区 分配回收成本较高，但读写性能高； 不受JVM内存回收管理

文件读写过程

java不具备磁盘读写的能力，因此需要调用操作系统提供的方法；java函数->本地方法，用户态->内核态

弊端：需要在系统内存和java堆内存都复制一份磁盘文件，浪费空间也降低传输效率。

直接内存是在系统内存和Java堆内存之间开辟出的一块共享区域，可以供操作系统和java代码访问。

好处：只需要缓冲一份磁盘文件，效率更高

内存溢出

直接内存也会存在内存溢出的问题，比如下面的例子，在循环中不断申请一个100m的直接内存空间，把其加入list中，最终会造成直接内存不够，抛出直接内存溢出异常

可以在任务管理中查看到当前直接内存的大小

直接内存释放原理

java底层使用Unsafe类来分配释放直接内存，一般是jdk内部使用

//通过ByteBuffer申请100M的直接内存
//容量默认单位为字节Byte
int _100M = 1024*1024;   
ByteBuffer byteBuffer=ByteBuffer.allocateDirect(_100M);

allocateDirect实现过程

/**
 * Allocates a new direct byte buffer.
 * @param  capacity
     *         The new buffers capacity, in bytes
 */
public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {   
    return new DirectByteBuffer(capacity);
}

DirectByteBuffer实现过程

调用 UNSAFE.setMemory(base, size, (byte) 0);来分配直接内存 cleaner = Cleaner.create(this, new Deallocator(base, size, cap)); 调用 UNSAFE.freeMemory(address);来释放直接内存

// Primary constructor
//
DirectByteBuffer(int cap) {
          
                      // package-private

    super(-1, 0, cap, cap, null);
    boolean pa = VM.isDirectMemoryPageAligned();
    int ps = Bits.pageSize();
    long size = Math.max(1L, (long)cap + (pa ? ps : 0));
    Bits.reserveMemory(size, cap);

    long base = 0;
    try {
          
   
        base = UNSAFE.allocateMemory(size);
    } catch (OutOfMemoryError x) {
          
   
        Bits.unreserveMemory(size, cap);
        throw x;
    }
    UNSAFE.setMemory(base, size, (byte) 0);
    if (pa && (base % ps != 0)) {
          
   
        // Round up to page boundary
        address = base + ps - (base & (ps - 1));
    } else {
          
   
        address = base;
    }
    cleaner = Cleaner.create(this, new Deallocator(base, size, cap));
    att = null;

}

Deallocator的实现过程

public void run() {
    if (address == 0) {
        // Paranoia
        return;
    }
    UNSAFE.freeMemory(address);
    address = 0;
    Bits.unreserveMemory(size, capacity);
}

cleaner是虚引用类型，当被关联的对象（ByteBuffer）被java垃圾回收时，会触发cleaner的clean方法，执行 Deallocator任务对象的run方法，即最终调用 UNSAFE.freeMemory(address);

禁用显示回收堆直接内存的影响

代码中的System.gc是****显示垃圾回收，是一次Full GC 比较耗时，影响程序执行；可以使用命令**禁用显示回收，**但是会造成ByteBuffer对象存活，直接内存无法释放，造成长时间得不到释放的问题。

解决方法：直接使用Unsafe调用FreeMemory手动释放 UNSAFE.freeMemory(address);

可以使用命令**禁用显示回收，**但是会造成ByteBuffer对象存活，直接内存无法释放，造成长时间得不到释放的问题。

解决方法：直接使用Unsafe调用FreeMemory手动释放 UNSAFE.freeMemory(address);