Java直接內存與堆內存

NIO的Buffer提供了一個可以不經過JVM內存直接訪問系統物理內存的類——DirectBuffer。 DirectBuffer類繼承自ByteBuffer，但和普通的ByteBuffer不同，普通的ByteBuffer仍在JVM堆上分配內存，其最大內存受到最大堆內存的限制；而DirectBuffer直接分配在物理內存中，並不占用堆空間，其可申請的最大內存受操作系統限制。

直接內存的讀寫操作比普通Buffer快，但它的創建、銷毀比普通Buffer慢（猜測原因是DirectBuffer需向OS申請內存涉及到用戶態內核態切換，而后者則直接從堆內存划內存即可）。

因此直接內存使用於需要大內存空間且頻繁訪問的場合，不適用於頻繁申請釋放內存的場合。

 

（Note：DirectBuffer並沒有真正向OS申請分配內存，其最終還是通過調用Unsafe的allocateMemory()來進行內存分配。不過JVM對Direct Memory可申請的大小也有限制，可用-XX:MaxDirectMemorySize=1M設置，這部分內存不受JVM垃圾回收管理。）

 

使用對外內存的原因：

• 對垃圾回收停頓的改善。由於堆外內存是直接受操作系統管理而不是JVM，所以當我們使用堆外內存時，即可保持較小的堆內內存規模。從而在GC時減少回收停頓對於應用的影響。
• 提升程序I/O操作的性能。通常在I/O通信過程中，會存在堆內內存到堆外內存的數據拷貝操作，對於需要頻繁進行內存間數據拷貝且生命周期較短的暫存數據，都建議存儲到堆外內存。

 

 

 

以下是一些測試：

代碼：

class DirectMemory {

    // 分配堆內存
    public static void bufferAccess() {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        ByteBuffer b = ByteBuffer.allocate(500);
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            for (int j = 0; j < 99; j++)
                b.putInt(j);
            b.flip();
            for (int j = 0; j < 99; j++)
                b.getInt();
            b.clear();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("access_nondirect:" + (endTime - startTime));
    }

    // 直接分配內存
    public static void directAccess() {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        ByteBuffer b = ByteBuffer.allocateDirect(500);
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            for (int j = 0; j < 99; j++)
                b.putInt(j);
            b.flip();
            for (int j = 0; j < 99; j++)
                b.getInt();
            b.clear();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("access_direct:" + (endTime - startTime));
    }

    public static void bufferAllocate() {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            ByteBuffer.allocate(1000);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("allocate_nondirect:" + (endTime - startTime));
    }

    public static void directAllocate() {
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            ByteBuffer.allocateDirect(1000);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("allocate_direct:" + (endTime - startTime));
    }

    public static void main(String args[]) {
        System.out.println("訪問性能測試：");
        bufferAccess();
        directAccess();

        System.out.println();

        System.out.println("分配性能測試：");
        bufferAllocate();
        directAllocate();
    }
}

結果：

訪問性能測試：
access_nondirect:157
access_direct:134

分配性能測試：
allocate_nondirect:231
allocate_direct:613

可見與在JVM堆分配內存(allocate)相比，直接內存分配（allocateDirect）的訪問性能更好，但分配較慢。（一般如此，當然數據量小的話差別不是那么明顯）