堆外内存之DirectByteBuffer

堆内内存

堆内内存是JVM可以直接管控的，我们平时在Java中创建的对象都处于堆内内存中，遵循JVM的内存管理机制，JVM的垃圾回收机制统一管理。

堆外内存

把内存对象分配在JVM的堆以外的内存，不属于JVM管控范围，分配的是系统本地的内存，直接受操作系统管理，能够在一定程度上减少垃圾回收对应用程序造成的影响。

在Java中经常使用java.nio.DirectByteBuffer管理堆外内存。DirectByteBuffer中的**unsafe.allocateMemory(size)**是个一个native方法，通过C的malloc（os::malloc）来进行分配的，返回分配的堆外内存基地址。这些内存只有在DirectByteBuffer回收掉之后才有机会被回收。

可以用-XX:MaxDirectMemorySize指定最大堆外内存大小，如果没有指定，HotSpot中，默认堆外内存大小是-Xmx减去一个Survivor区的内存量。

当堆外内存达到了阈值，将调用System.gc进行一次full gc，以此回收掉没有被使用的堆外内存。前提是没有开启-XX:+DisableExplicitGC来禁用显式GC。调用System.gc()并不能够保证full gc马上就能被执行。会进行最多9次尝试，看是否有足够的可用堆外内存来分配堆外内存。并且每次尝试之前，都有延迟等待时间，已给JVM足够的时间去完成full gc操作。如果9次尝试后依旧没有足够的可用堆外内存来分配本次堆外内存，则抛出OutOfMemoryError("Direct buffer memory”)异常。

System.gc()会触发一个full gc，当然前提是你没有显示的设置-XX:+DisableExplicitGC来禁用显式GC。并且你需要知道，调用System.gc()并不能够保证full gc马上就能被执行。
所以在后面打代码中，会进行最多9次尝试，看是否有足够的可用堆外内存来分配堆外内存。并且每次尝试之前，都对延迟等待时间，已给JVM足够的时间去完成full gc操作。如果9次尝试后依旧没有足够的可用堆外内存来分配本次堆外内存，则抛出OutOfMemoryError("Direct buffer memory”)异常。

这里使用System.gc()的原因是System.gc()会对新生代和老生代都进行内存回收，这样会比较彻底地回收DirectByteBuffer对象以及它们关联的堆外内存。DirectByteBuffer对象本身其实是很小的，但是它后面可能关联了一个非常大的堆外内存，因此我们通常称之为冰山对象。并且堆外内存多用于生命期中等或较长的对象。

堆外内存使用场景

• 直接的文件拷贝操作，或者I/O操作。直接使用堆外内存就能省去内存从用户内存拷贝到系统内存的操作，因为I/O操作是系统内核内存和设备间的通信，而不是通过程序直接和外设通信的。
• Netty发送和接收消息主要使用bytebuffer，bytebuffer使用对外内存（DirectMemory）直接进行Socket读写。

  Netty是基于NIO封装的一套框架，提供了一个易于操作的使用模式和接口。

• 生命期中等或较长的对象。

参考文档：
堆外内存 之 DirectByteBuffer 详解
jvm 堆外内存_从使用NIO读写文件说起
详解JVM堆外内存的分配和回收机制