Java堆外內存之突破JVM枷鎖

對於有Java開發經驗的朋友都知道，Java中不需要手動的申請和釋放內存，JVM會自動進行垃圾回收；而使用的內存是由JVM控制的。

那麼，什麼時機會進行垃圾回收，如何避免過度頻繁的垃圾回收？如果JVM給的內存不夠用，怎麼辦？

此時，堆外內存登場！利用堆外內存，不僅可以隨意操控內存，還能提高網絡交互的速度。

背景1:JVM內存的分配

　　對於JVM的內存規則，應該是老生常談的東西了，這裡我就簡單的說下：

　　新生代：一般來說新創建的對象都分配在這裡。

　　年老代：經過幾次垃圾回收，新生代的對象就會放在年老代裡面。年老代中的對象保存的時間更久。

　　永久代：這裡面存放的是class相關的信息，一般是不會進行垃圾回收的。

背景2:JVM垃圾回收

　　由於JVM會替我們執行垃圾回收，因此開發者根本不需要關心對象的釋放。但是如果不了解其中的原委，很容易內存洩漏，只能兩眼望天了！

　　垃圾回收，大致可以分為下面幾種：

　　Minor GC:當新創建對象，內存空間不夠的時候，就會執行這個垃圾回收。由於執行最頻繁，因此一般采用復制回收機制。

　　Major GC:清理年老代的內存，這裡一般采用的是標記清除+標記整理機制。

　　Full GC:有的說與Major GC差不多，有的說相當於執行minor+major回收，那麼我們暫且可以認為Full GC就是全面的垃圾回收吧。

堆外內存？

　　堆外內存，其實就是不受JVM控制的內存。相比於堆內內存有幾個優勢：

　　1 減少了垃圾回收的工作，因為垃圾回收會暫停其他的工作（可能使用多線程或者時間片的方式，根本感覺不到）

　　2 加快了復制的速度。因為堆內在flush到遠程時，會先復制到直接內存（非堆內存），然後在發送；而堆外內存相當於省略掉了這個工作。

　　而福之禍所依，自然也有不好的一面：

　　1 堆外內存難以控制，如果內存洩漏，那麼很難排查

　　2 堆外內存相對來說，不適合存儲很復雜的對象。一般簡單的對象或者扁平化的比較適合。

　　堆外內存可以通過java.nio的ByteBuffer來創建，調用allocateDirect方法申請即可。參考API地址

　　至於怎麼用，讀讀API文檔就知道啦~　　

　　另外，默認的情況下堆外內存是有一定的限制的，好像是64M吧....

　　可以通過設置-XX:MaxDirectMemorySize=10M控制堆外內存的大小：

堆外內存的垃圾回收

　　堆外內存，既然可以無限使用，那麼會不會用爆內存呢？這個是很有可能的...所以堆外內存的垃圾回收也很重要。

　　由於堆外內存並不直接控制於JVM，因此只能等到full GC的時候才能垃圾回收！

　　Full GC，一般發生在年老代垃圾回收以及調用System.gc的時候，這樣肯定不能滿足我們的需求！於是度娘幫助解決了這個問題，網上有朋友十分聰明的利用內部實現接口，反向獲取到了一個clear方法！

package xing.test;

import java.nio.ByteBuffer;
import sun.nio.ch.DirectBuffer;

public class NonHeapTest {
    public static void clean(final ByteBuffer byteBuffer) {  
        if (byteBuffer.isDirect()) {  
           ((DirectBuffer)byteBuffer).cleaner().clean();  
        }  
  }  
    
    public static void sleep(long i) {  
        try {  
              Thread.sleep(i);  
         }catch(Exception e) {  
              /*skip*/  
         }  
    }  
    public static void main(String []args) throws Exception {  
           ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024 * 1024 * 200);  
           System.out.println("start");  
           sleep(5000);  
           clean(buffer);//執行垃圾回收
//         System.gc();//執行Full gc進行垃圾回收
           System.out.println("end");  
           sleep(5000);  
    }  
}

　　這樣就能手動的控制回收堆外內存了！其中sun.nio其實是java.nio的內部實現。所以你可能不能通過eclipse的自動排錯找到這個包，直接復制

import sun.nio.ch.DirectBuffer;

　　就行。

　　由於本文整理與網絡各種資料，有些不對的地方還請指正，共同探討！

參考資料

1 堆外內存的回收 http://www.linuxidc.com/Linux/2016-03/129429.htm

2 ByteBuffer官方API