10.1 📖 概述

💬说明

直接内存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操作Native内存。

⚙️设置

  • 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

🌠特点

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。

⌨️示例

使用下列代码,直接分配本地内存空间

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public class BufferTest {

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");
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
scanner.next();
System.out.println("直接内存开始释放");
byteBuffer = null;
System.gc();
}
}

运行之后可以看到进程已分配内存:

10.2 🌀 非直接缓冲区和缓冲区

🟣非直接缓冲区

读写文件,需要与磁盘交互,需要由用户态切换到内核。在内核态时,需要内存如下图的操作。

需要两份内存存储重复数据,效率低。

🟠直接缓冲区

使用NIO时,如下图。

操作系统划出的直接缓存区可以被Java代码直接访问,只有一份。

NIO适合对大文件的读写操作。

⌨️测试案例

分别使用BIO和NIO进行复制复联四电影文件(3.74GB):

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public class CopyFileTest {

private static final String MOVIE_NAME = "D:/BaiduNetdiskDownload/复仇者联盟4-终局之战.mp4";
private static final int ONE_HUNDRED_MB = 1024 * 1024 * 100;

public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println("BIO耗时:" + inDirectBuffer(MOVIE_NAME, MOVIE_NAME + ".copy.mp4"));
System.out.println("NIO耗时:" + directBuffer(MOVIE_NAME, MOVIE_NAME+ ".copy.mp4"));
}

/**
* BIO复制
*/
private static long inDirectBuffer(String src, String dest) throws IOException{
long start = System.currentTimeMillis();
FileInputStream inputStream = new FileInputStream(src);
FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(dest);
byte[] buffer = new byte[ONE_HUNDRED_MB];
int len = 0;
while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
outputStream.write(buffer, 0, len);
}
long end = System.currentTimeMillis();
inputStream.close();
outputStream.close();
return end - start;
}

/**
* NIO复制
*/
private static long directBuffer(String src, String dest) throws IOException{
long start = System.currentTimeMillis();
FileChannel inChannel = new FileInputStream(src).getChannel();
FileChannel outChannel = new FileOutputStream(dest).getChannel();
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(ONE_HUNDRED_MB);
while (inChannel.read(byteBuffer) != -1) {
byteBuffer.flip();
outChannel.write(byteBuffer);
byteBuffer.clear();
}
long end = System.currentTimeMillis();
inChannel.close();
outChannel.close();
return end - start;
}
}

运行结果:

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BIO耗时:11946
NIO耗时:9079

10.3 💢 存在的问题

🔺问题

  • 也可能导致OutOfMemoryError异常。

  • 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

  • 分配回收成本高。
  • 不受JVM内存回收管理。

💌总结

java process memory = java heap + native memory

进程内存空间 = 堆空间 + 本地内存