堆外内存 Unsafe DirectByteBuffer

堆内堆外

我们在Java中创建的对象都处于堆内内存（heap）中，
堆内内存是由JVM所管控的Java进程内存，并且它们遵循JVM的内存管理机制，

与之相对的是堆外内存，存在于JVM管控之外的内存区域，属于Java进程的内存
Java中对堆外内存的操作，依赖于Unsafe提供的操作堆外内存的native方法

使用堆外内存的原因

• 对垃圾回收停顿的改善。由于堆外内存是直接受操作系统管理而不是JVM，所以当我们使用堆外内存时，即可保持较小的堆内内存规模。从而在GC时减少回收停顿对于应用的影响。
• 频繁的I/O.提升程序I/O操作的性能。通常在I/O通信过程中，会存在堆内内存到堆外内存的数据拷贝操作，对于需要频繁进行内存间数据拷贝且生命周期较短的暂存数据，都建议存储到堆外内存。
• 复制很大的文件

限制参数

直接内存的最大大小可以通过-XX:MaxDirectMemorySize来设置，默认是64M

分配

• Unsafe.allocateMemory() : 这个是native
• ByteBuffer.allocateDirect(): 这个调用上面的unsafe实现
  native方法: 指的是自己写c/c++,然后供Java调用
  DirectByteBuffer封装了Unsafe
  DirectByteBuffer对于堆外内存的创建、使用、销毁等逻辑均由Unsafe提供的堆外内存API来实现
  Unsafe.setMemory进行内存初始化，

回收

构建Cleaner对象用于跟踪DirectByteBuffer对象的垃圾回收，以实现当DirectByteBuffer被垃圾回收时，分配的堆外内存一起被释放

如何通过构建垃圾回收追踪对象Cleaner实现堆外内存释放呢？

Cleaner继承自Java四大引用类型之一的虚引用PhantomReference
无法通过虚引用获取与之关联的对象实例，且当对象仅被虚引用引用时，在任何发生GC的时候，其均可被回收
GC有一个高优先级的Reference-Handler守护进程,循环处理pending链表的对象引用,执行Cleaner的clean方法,通过Deallocator释放
Deallocator作为线程执行了unsafe的rreeMemory
Cleaner通过虚引用和持有的引用队列, 执行clean方法来调度Deallocator

直接内存和堆内存的比较

在比较两者的性能时，我们分两方面来说。

• 申请空间的耗时：堆内存比较快
• 读写的耗时：直接内存比较快,快是因为减少拷贝