NIO-直接内存

写NIO程序经常使用ByteBuffer来读取或者写入数据，那么使用ByteBuffer.allocate(capability)还是使用ByteBuffer.allocteDirect(capability)来分配缓存了？第一种方式是分配JVM堆内存，属于GC管辖范围，由于需要拷贝所以速度相对较慢；第二种方式是分配OS本地内存，不属于GC管辖范围，由于不需要内存拷贝所以速度相对较快。

 

我们肯定想选择比较快的，但问题是直接内存不属于GC管辖范围，需要弄清楚这部分内存如何管理，否则造成内存泄露就麻烦了。本地内存在JAVA中有一个对应的包装类DirectByteBuffer，该类属于Java类，适当的时候会被GC回收，当它被回收前会调用本地方法把直接内存给释放了，所以本地内存可以随DirectByteBuffer对象被回收而自动回收，貌似没有问题；但如果不断分配本地内存，堆内存很少使用，那么JVM就不需要执行GC，DirectByteBuffer对象们就不会被回收，这时候堆内存充足，但本地内存可能已经使用光了，再次尝试分配本地内存就会出现OutOfMemoryError，那程序就直接崩溃了。

 

有没有解决方案？自动释放不靠谱，我们是否可以手动释放本地内存，把握主动权？果然DirectByteBuffer持有一个Cleaner对象，该对象有一个clean()方法可用于释放本地内存，所以需要的时候我们可以调用这个方法手动释放本地内存。

 

以下代码与测试场景帮助理解与证实以上描述。

package com.stevex.app.nio;
 
import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
 
public class DirectByteBufferTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
            //分配128MB直接内存
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(1024*1024*128);
         
        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
        System.out.println("ok");
    }
 
}

测试用例1：设置JVM参数-Xmx100m，运行异常，因为如果没设置-XX:MaxDirectMemorySize，则默认与-Xmx参数值相同，分配128M直接内存超出限制范围。

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
    at java.nio.Bits.reserveMemory(Bits.java:658)
    at java.nio.DirectByteBuffer.<init>(DirectByteBuffer.java:123)
    at java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(ByteBuffer.java:306)
    at com.stevex.app.nio.DirectByteBufferTest.main(DirectByteBufferTest.java:8)

测试用例2：设置JVM参数-Xmx256m，运行正常，因为128M小于256M，属于范围内分配。

正常

测试用例3：设置JVM参数-Xmx256m -XX:MaxDirectMemorySize=100M，运行异常，分配的直接内存128M超过限定的100M。

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory
    at java.nio.Bits.reserveMemory(Bits.java:658)
    at java.nio.DirectByteBuffer.<init>(DirectByteBuffer.java:123)
    at java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(ByteBuffer.java:306)
    at com.stevex.app.nio.DirectByteBufferTest.main(DirectByteBufferTest.java:8)

代码2：

package com.stevex.app.nio;
 
import java.nio.ByteBuffer;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import sun.nio.ch.DirectBuffer;
 
public class DirectByteBufferTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        //分配512MB直接缓存
        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(1024*1024*512);
         
        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
         
        //清除直接缓存
        ((DirectBuffer)bb).cleaner().clean();
         
        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
         
        System.out.println("ok");
    }
 
}

测试用例4：设置JVM参数-Xmx768m，运行程序观察内存使用变化，会发现clean()后内存马上下降，说明使用clean()方法能有效及时回收直接缓存。