直接内存的原理 直接内存分配和释放 禁用显式垃圾回收

直接内存

如何应用直接内存进行IO操作

使用传统方式和分配直接内存的方式进行IO操作
传统IO使用了大概3s，而byteBuffer只用了不到1s

直接内存的原理

传统文件读写的原理如下
文件读写开始，CPU 的状态就从 用户态转换到内核态，内存中也会划出一块区域作为系统缓冲区，用来缓存文件数据。Java想要读写文件，就要把系统缓冲区内的内容再读到Java缓冲区，然后再进行读写。

直接内存的原理

而当Java调用了ByteBuffer.allocateDiret() 方法时，会直接分配操作系统的内存。和原本的系统内存缓冲区不同的是，这块内存Java可以直接操作，是操作系统代码和Java代码共享的一块区域。
这样需要读写文件的时候，系统代码会将磁盘文件读取到直接内存，而Java程序也可以从直接内存中直接读取文件，少了一步复制的步骤。因此，读写文件的速度就得到了成倍的提升。

直接内存的内存溢出

直接内存虽然不处于JVM内部，但仍处于 内存内部，也会有内存溢出的危险。

程序中，循环分配直接内存的空间100M，然后使用list进行引用，使其不会成为垃圾

循环了36次之后内存溢出

直接内存如何进行分配和释放

现在看一个程序，来展示一下直接内存的分配和释放

程序中，直接使用ByteBuffer.allocateDirect() 函数分配了1GB内存，然后系统等待用户输入，这时我们检查内存占用，发现多了1GB

释放直接内存时，直接设置变量为null，让直接内存失去引用。过一会查看内存占用，发现之前的1GB占用不见了，说明1GB的资源被释放了。

但是直接内存是不受JVM的管理的，那么直接内存的分配和释放的原理是什么呢

直接内存分配和释放的原理

直接内存的分配和回收其实是通过一个叫Unsafe 的类对象完成的，这个类对象不推荐程序员平时使用。

执行效果

那么ByteBuffer 和 Unsafe 是怎么联系到一起的呢？
直接查看ByteBuffer的构造器，发现直接调用了Unsafe对象。调用unsafe的allocateMemory() 方法分配内存，而最后使用了Cleaner对象释放了内存。

Clean 是如何进行释放内存的呢？

看函数，Cleaner创建了一个回调任务，在create方法中，关联了当前对象this（DirectByteBuffer对象），并定义了回调对象Deallocator。这个Deallocator是一个Runnable对象，被调用时会执行run()方法，而在这个方法中，我们可以看到unsafe对象的freeMemory方法。

而Cleaner又是什么呢，它是一个虚引用对象（实现了PhantomReferrence）。虚引用对象的特点是，当关联的对象被垃圾回收之后，自身就会调用clean() 方法。而在这个clean() 方法中，我们看到它调用了Deallocator 的run() 方法。后台有一个线程一直会检查虚引用对象，并使虚引用对象做这些事。

总的来说就是

• 使用了 Unsafe 对象完成直接内存的分配回收，并且回收需要主动调用 freeMemory 方法
• ByteBuffer 的实现类内部，使用了 Cleaner （虚引用）来监测 ByteBuffer 对象，一旦ByteBuffer 对象被垃圾回收，那么就会由 ReferenceHandler 线程通过 Cleaner 的 clean 方法调用 freeMemory 来释放直接内存

禁用显式垃圾回收

可以在启动Java程序的时候，加上参数-XX:+DisableExplicitGC 就可以禁用显式垃圾回收，也就是 禁用程序员直接使用System.gc() 来触发垃圾回收。
这样做的目的一般是为了检测程序在内存占用的性能。
比如：

这段代码中，只要Java对象不被垃圾回收，直接内存也不会进行释放。这样就会影响直接内存的性能。这种时候，我们就直接使用unsafe来freeMemory即可。