JVM——15.定位 堆外内存 OOM

1. ByteBuffer 堆外内存介绍

在介绍OOM那篇文章中，对堆外内存进行了介绍，就直接把它复制过来；

ByteBuffer和DirectByteBuffer：

• ByteBuffer：字节缓冲区，它有两种实现：
  • HeapByteBuffer：使用jvm堆内存的字节缓冲区；（对应 ByteBuffer源码中的 allocate()方法）
  • DirectByteBuffer：使用堆外内存，不受jvm堆大小限制；（对应 ByteBuffer源码中的allocateDirect()方法）
• DirectByteBuffer：ByteBuffer对于使用堆外内存的实现，堆外内存直接使用unsafe方法请求堆外内存空间，读写数据；
  • 源码：

    public abstract class ByteBuffer extends Buffer implements Comparable<ByteBuffer> {
           
        // ... 省略
        public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {
           
            return new DirectByteBuffer(capacity);
        }
        // ... 省略
    }
    

DirectByteBuffer与堆外内存的关系：

• 我们使用allocateDirect()方法生成的DirectByteBuffer对象，本身是存储在jvm堆中的，但是会在堆外内存中划分一块内存区域与这个对象关联起来；
• 在YGC或者FGC 回收 DirectByteBuffer对象的时候，会通过虚引用（对虚引用不了解的可以查看前面的文章）来释放它关联的堆外内存空间（由Cleaner类实现）；
• Java NIO 在每次分配堆外内存会进行判断，如果堆外内存空间不足时，使用 System.gc() 尝试释放内存，再次进行判断；

堆外内存空间大小设置：

• jvm参数指定堆外内存大小：-XX:MaxDirectMemorySize=512m;
• 但是如果没有手动指定时，用我们前面介绍的获取jvm参数的默认值命令：java -XX:+PrintFlagsFinal -version | grep MaxDirectMemorySize获取到的大小为0；
  其实它这里是使用了VM类中代码来指定的大小：

  public class VM {
       
      private static long directMemory = 64 * 1024 * 1024;
      public static long maxDirectMemory() {
       
          return directMemory;
      }
  }
  

  也就是说堆外内存默认大小为64M；如果指定了jvm参数，就使用指定的大小值；

2. ByteBuffer 堆外内存申请、释放（源码分析）

2.1 堆外内存申请

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(1 * 1024 * 1024);

public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {
   
    return new DirectByteBuffer(capacity);
}

在使用ByteBuffer的静态方法allocateDirect()申请内存时，会使用 DirectByteBuffer类的构造方法创建一个DirectByteBuffer对象：

DirectByteBuffer(int cap) {
   
    super(-1, 0, cap, cap);
    boolean pa = VM.isDirectMemoryPageAligned();
    int ps = Bits.pageSize();
    long size = Math.max(1L, (long)cap + (pa ? ps : 0));
    // 判断是否有足够的空间可供申请
    // size：根据是否按页对齐，得到的真实需要申请的内存大小
    // cap：用户指定需要的内存大小(<=size)
    Bits.reserveMemory(size, cap);
    long base = 0;
    try {
   
        // 调用 UNsafe方法申请内存
        base = unsafe.