Java堆外内存之突破JVM枷锁

对于有Java开发经验的朋友都知道,Java中不需要手动的申请和释放内存,JVM会自动进行垃圾回收;而使用的内存是由JVM控制的。 那么,什么时机会进行垃圾回收,如何避免过度频繁的垃圾回收?如果JVM给的内存不够用,怎么办? 此时,堆外内存登场!利用堆外内存,不仅可以随意操控内存,还能提高网络交互的速度。

背景1:JVM内存的分配

  对于JVM的内存规则,应该是老生常谈的东西了,这里我就简单的说下:

新生代:一般来说新创建的对象都分配在这里。

年老代:经过几次垃圾回收,新生代的对象就会放在年老代里面。年老代中的对象保存的时间更久。

永久代:这里面存放的是class相关的信息,一般是不会进行垃圾回收的。

背景2:JVM垃圾回收

  由于JVM会替我们执行垃圾回收,因此开发者根本不需要关心对象的释放。但是如果不了解其中的原委,很容易内存泄漏,只能两眼望天了!

  垃圾回收,大致可以分为下面几种:

Minor GC:当新创建对象,内存空间不够的时候,就会执行这个垃圾回收。由于执行最频繁,因此一般采用复制回收机制。

Major GC:清理年老代的内存,这里一般采用的是标记清除+标记整理机制。

Full GC:有的说与Major GC差不多,有的说相当于执行minor+major回收,那么我们暂且可以认为Full GC就是全面的垃圾回收吧。

堆外内存?

  堆外内存,其实就是不受JVM控制的内存。相比于堆内内存有几个优势:

  1 减少了垃圾回收的工作,因为垃圾回收会暂停其他的工作(可能使用多线程或者时间片的方式,根本感觉不到)

  2 加快了复制的速度。因为堆内在flush到远程时,会先复制到直接内存(非堆内存),然后在发送;而堆外内存相当于省略掉了这个工作。

  而福之祸所依,自然也有不好的一面:

  1 堆外内存难以控制,如果内存泄漏,那么很难排查

  2 堆外内存相对来说,不适合存储很复杂的对象。一般简单的对象或者扁平化的比较适合。

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

  至于怎么用,读读API文档就知道啦~  

  另外,默认的情况下堆外内存是有一定的限制的,好像是64M吧....

  可以通过设置-XX:MaxDirectMemorySize=10M控制堆外内存的大小:

堆外内存的垃圾回收

  堆外内存,既然可以无限使用,那么会不会用爆内存呢?这个是很有可能的...所以堆外内存的垃圾回收也很重要。

  由于堆外内存并不直接控制于JVM,因此只能等到full GC的时候才能垃圾回收!

  Full GC,一般发生在年老代垃圾回收以及调用System.gc的时候,这样肯定不能满足我们的需求!于是度娘帮助解决了这个问题,网上有朋友十分聪明的利用内部实现接口,反向获取到了一个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);//执行垃圾回收
//         System.gc();//执行Full gc进行垃圾回收
           System.out.println("end");  
           sleep(5000);  
    }  
}

  这样就能手动的控制回收堆外内存了!其中sun.nio其实是java.nio的内部实现。所以你可能不能通过eclipse的自动排错找到这个包,直接复制

import sun.nio.ch.DirectBuffer;

  就行。

由于本文整理与网络各种资料,有些不对的地方还请指正,共同探讨!

参考资料

1 堆外内存的回收

2 ByteBuffer官方API

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