Java堆外内存你分的清楚吗？不信来试试

编程入门行业动态更新时间:2024-10-26 02:36:02

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Java堆外内存你分的清楚吗？不信来试试

Java的内存管理一直是一个很火的话题，今天聊一聊平常比较少关注的堆外内存，也叫直接内存，

不懂不影响生活，懂了就很高级，有木有！！！

看下图：

1、堆外内存是个啥🙄

堆外内存也叫直接内存，因为这部分内存就是机器的物理内存，够直接吧。

直接内存并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。

使用native 函数库直接分配堆外内存，然后通过一个存储在Java堆中的DirectByteBuffer 对象作为这块内存的引用进行操作。

这样能在一些场景中显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

举个通俗一点的例子🥭：

假如操作系统就是你所在小区，

小区的居民就是不同的jvm或者其他的进程（程序）。

有天你想装修，装修材料放在家里，也就是自己的空间，随便玩，放哪里你自己管理就好了，对应到虚拟机就是你常规理解的内存，包括heap,栈等等

但是把装修材料放到家里不方便，而且还要运进来，所以你想我能不能放在公共区域，比如在楼下找块空地放装修材料，这部分就是你要申请使用的堆外内存，也就是机器的物理内存，需要使用native 申请空间。

2.堆外内存的优缺点

优点🍉：

　　1 减少了垃圾回收的工作，理论上能减小GC暂停时间，因为堆外内存的释放不受虚拟机管理（虚拟机只是释放句柄，而真正的内存是操作系统释放）

　　2 省去了不必要的内存复制，实现zero copy,数据不需要再native memory和jvm memory中来回copy。

缺点🌶️：

　　1 堆外内存难以控制，在发生内存泄漏的时候不易排查。谨慎使用。

　　2 堆外内存相对来说，不适合存储很复杂的对象。一般则是放大块的内存。格式需要自己定义。

3、堆外内存的控制参数

可以通过设置-XX:MaxDirectMemorySize=10M控制堆外内存的大小。超过此内存则会报错。

堆外内存可以通过java.nio的ByteBuffer来创建，调用allocateDirect方法申请即可，

这是合法的途径

4、几个常用的类

4.1 unsafe

Unsafe类操作堆外内存

sun.misc.Unsafe提供了一组方法来进行堆外内存的分配，重新分配，以及释放。

public native long allocateMemory(long size); —— 分配一块内存空间。
public native long reallocateMemory(long address, long size); —— 重新分配一块内存，把数据从address指向的缓存中拷贝到新的内存块。
public native void freeMemory(long address); —— 释放内存。

public class UnsafeTest {public static void main(String[] args) throws Exception {//最简单的使用方式是基于反射获取Unsafe实例Field f = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");f.setAccessible(true);Unsafe unsafe = (Unsafe) f.get(null);long address = unsafe.allocateMemory(1024);unsafe.freeMemory(address);
}
}

注意：直接使用unsafe 会报错，因为Unsafe不让使用，会产生安全问题

4.2 DirectByteBuffer

ByteBuffer.allocateDirect(1024);

JVM在堆内只保存堆外内存的引用，用DirectByteBuffer对象来表示，类似指针的概念。

每个DirectByteBuffer对象在初始化时，都会创建一个对应的Cleaner对象。

这个Cleaner对象会在合适的时候执行unsafe.freeMemory(address)，从而回收这块堆外内存。一般在full gc的时候回收

当DirectByteBuffer对象在某次YGC中被回收，只有Cleaner对象知道堆外内存的地址。

当下一次FGC执行时，Cleaner对象会将自身Cleaner链表上删除，并触发clean方法清理堆外内存。

此时，堆外内存将被回收，Cleaner对象也将在下次YGC时被回收。

如果JVM一直没有执行FGC的话，无法触发Cleaner对象执行clean方法，从而堆外内存也一直得不到释放。

5、内存泄漏的分析

当堆外内存占用较多时，可以尝试强制执行Full Gc看堆外内存是否有下降，这样会调用cleaner 释放堆外内存，如果有下降就很有可能时DirectByteBuffer的原因了。

最好是在启动参数上增加-XX:MaxDirectMemorySize=x[m|g]，

例如-XX:MaxDirectMemorySize=500m

最大分配的堆外内存500M，超过这个范围就是OOM。在不设置的时候默认是机器的内存

sun.misc.VM.java里面是如何设置默认的directmemorysize的

public static long maxDirectMemory() {  if (booted)  return directMemory;  Properties p = System.getProperties();  String s = (String)p.remove("sun.nio.MaxDirectMemorySize");  System.setProperties(p);  if (s != null) {  if (s.equals("-1")) {  // -XX:MaxDirectMemorySize not given, take default// 翻译以下 如果不设置  XX:MaxDirectMemorySize 取默认值就是最大内存directMemory = Runtime.getRuntime().maxMemory();  } else {  long l = Long.parseLong(s);  if (l > -1)  directMemory = l;  }  }  return directMemory;  
}