Java堆外内存探索

Java堆外内存探索

引言

“墙内的人想尽办法要出去，墙外的人拼了命想进去”

作为一位Java的使用者，从一开始，JVM就帮我们处理好内存的分配回收问题，很多时候，我们也不用考虑这些问题。但是，随着越来越深入地使用Java，我们愈发觉得如果能够帮JVM减少一些重担，能够手动对内存进行控制，那么该多好！

YGC上的探索

记录的是掘金上的一篇文章https://juejin.im/post/5a9cb49df265da239706561a?utm_source=gold_browser_extension

• 主要讲解了YGC的过程包括old-gen-scanning(用于在YGC判断除了GC ROOTS外的OLD GEN对YOUNG的引用关系)
• 减低GC压力
  • 把内存放到堆外（压力只存在于对堆外引用的扫描）
  • 通信连接可以用堆外内存来分配，可以提高连接数同时降低JVM压力
• 避免破坏GC的分代假设，特别避免老年代引用新生代对象

---

讲讲如何使用堆外内存

Java中使用堆外内存有两种途径，即UnSafe和NIO的ByteBuffer，两者皆可，其实ByteBuffer的底层也是基于UnSafe去实现对堆外内存的使用。-XX:MaxDirectMemorySize=40M

• 区别
  • UnSafe用完需要调用freeMemory(address)释放堆外内存
  • ByteBuffer是基于JVM的堆内内存的DirecrByteBuffer引用，该引用被回收，则堆外内存就会回收

UnSafe

既然Unsafe类是堆外内存的使用始祖，那么，讲使用我们就直接翻过高墙，进去看看！！！

先说说UnSafe类的描述与功能:

• UnSafe类官方建议只在JDK内部使用，这样更满足JAVA的设计初衷，即那堵内存使用的高墙。
• 功能
  • CAS（DouLea大师就是利用UnSafe实现CAS乐观锁）
  • 使用堆外内存存储数据
  • 阻塞唤醒线程
  • 修改某个对象的属性的值
  • 实例化对象

Sample

//以下代码用反射获取UnSafe实例
private static Unsafe unsafe = null;
    static {
        try {
            Field field = Unsafe.class.getDeclaredField("theUnsafe");
            field.setAccessible(true);
            try {
                unsafe = (Unsafe) field.get(null);
            } catch (IllegalAccessException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        } catch (NoSuchFieldException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
//申请1KB内存
//保留address用于释放内存
long address = unsafe.allocateMemory(1024 * 1024);
//重新申请2KB内存
address=unsafe.reallocateMemory(address,1024*1024*2);
//存储
unsafe.putObject(String.class, 1024, "String");
//读取
String obj = (String) unsafe.getObject(String.class, 1024);
//CAS
boolean res = unsafe.compareAndSwapObject(String.class, 1024, "123", "124");
//..还有更多的JNI方法，有兴趣自己查看即可，例如可以获取某个对象某个属性的地址，然后进行操作等。

---

应用场景

• GC对性能的影响较大的时候，适合使用堆外内存降低GC压力从而提高性能
• 减少COPY——Netty的零拷贝技术
  • 如果数据的发送需要从堆内存到堆外内存再到网络或者其它地方，则适合使用堆外内存减少数据的拷贝消耗
• 应用层缓存功能