HeapByteBuffer是在Java堆上分配的字节缓冲区#xff0c;它使用数组来存储数据。

HeapByteBuffer的优点是它具有良好的兼容性和可移植性#xff0c;且在大多数情况下性能表现良好。

它适用于大部分的…DirectByteBuffer和HeapByteBuffer是Java

HeapByteBuffer是在Java堆上分配的字节缓冲区它使用数组来存储数据。

HeapByteBuffer的优点是它具有良好的兼容性和可移植性且在大多数情况下性能表现良好。

它适用于大部分的应用场景并且在内存管理方面具有更好的可控性和可调优性。

DirectByteBuffer是在直接内存中分配的字节缓冲区它不是使用Java堆上的数组来存储数据而是使用JNIJava

Native

Interface来直接操作本地内存。

DirectByteBuffer的优点是它可以提供更高的IO性能因为数据可以直接从内核缓冲区复制到DirectByteBuffer中避免了数据的复制。

它适用于处理大量的数据、网络数据传输、以及需要与本地库进行高效交互的场景。

堆内内存与堆外内存

Memory是指在JAVA中两种不同的内存分配方式其中的堆指的是JVM中的堆。

堆内内存

堆内内存是指在Java堆中分配的内存。

在Java中对象的创建和销毁都是在堆内存中进行的。

堆内内存由Java虚拟机JVM的垃圾回收机制进行管理即通过垃圾回收器自动进行内存回收。

堆内内存具有自动内存管理的特性程序员不需要手动释放内存。

Java的堆内内存使用的是Java堆中的对象引用通过引用计数和可达性分析等机制进行垃圾回收。

堆外内存

堆外内存是指在Java堆之外分配的内存也称为直接内存Direct

堆外内存通常由本地操作系统管理不受JVM垃圾回收的控制。

程序员需要手动释放这部分内存一般通过Java

NIO中的ByteBuffer的cleaner()方法或显式调用free()方法来释放。

堆外内存的分配和释放并不会受到Java堆内存的限制可以提供更大的内存空间。

堆外内存适用于需要更高的IO性能、处理大量数据或需要与本地库进行高效交互的场景。

在网络编程、数据库操作、图形处理等领域常常使用堆外内存。

需要注意的是堆外内存的分配和释放需要谨慎操作因为它不受Java堆内存的自动管理容易导致内存泄漏和内存溢出等问题。

因此在使用堆外内存时需要合理地管理内存的生命周期。

HeapByteBuffer

HeapByteBuffer主要用于在JVM堆内存中分配和操作字节。

package

java.nio.charset.StandardCharsets;/***

public

ByteBuffer.allocate(1024);byteBuffer.put(hello.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));byteBuffer.flip();FileOutputStream

fos

FileOutputStream(HeapByteBufferDemo.txt);FileChannel

channel

fos.getChannel();channel.write(byteBuffer);channel.close();fos.close();}

openat(AT_FDCWD,

close(4)HeapByteBuffer的内部实现通过使用数组来存储数据可以在HeapByteBuffer的构造方法中看到数组的创建

HeapByteBuffer(int

DirectByteBuffer主要用于在操作系统的内存中分配和操作字节。

与HeapByteBuffer不同DirectByteBuffer直接在操作系统的内存中分配数据。

package

java.nio.charset.StandardCharsets;/***

public

ByteBuffer.allocateDirect(1024*128);byteBuffer.put(hello.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));byteBuffer.flip();System.in.read();FileOutputStream

fos

FileOutputStream(DirectByteBufferDemo.txt);FileChannel

channel

fos.getChannel();channel.write(byteBuffer);channel.close();fos.close();}

mmap(NULL,

close(4)我们在应用程序中申请了128KB128*1024131072B的内存底层会使用mmap系统调用在进程的堆内分配一块132KB的内存这块内存是在进程的堆内JVM的堆外

在上面的例子中我们申请了128KB的内存实际上分配一块132KB的内存为什么会多分配4KB呢我也没明白

DirectByteBuffer(int

VM.isDirectMemoryPageAligned();int

Bits.pageSize();long

}我们可以看到DirectByteBuffer底层是使用unsafe.allocateMemory来申请堆外内存这是一个本地方法。

package

1024);unsafe.freeMemory(address);}public

static

Unsafe.class.getDeclaredField(***Unsafe);field.setAccessible(true);return

(Unsafe)

0当使用mmap系统调用申请到堆外内存空间后可以使用munmap系统调用来释放这块内存。

从上面的例子可以看到DirectByteBuffer在使用的过程中会比HeapByteBuffer多一次系统调用性能不如HeapByteBuffer为什么性能差却还使用DirectByteBuffer呢

看源码这里以FileChannel实现类FileChannelImpl.read中为例

sun.nio.ch.FileChannelImpl#write(java.nio.ByteBuffer)

public

NonWritableChannelException();}

else

{synchronized(this.positionLock)

{int

IOStatus.normalize(var3);return

var12;}var5

{this.threads.remove(var4);this.end(var3

0);assert

Util.getTemporaryDirectBuffer(var7);int

var10;try

{var8.put(var1);var8.flip();var1.position(var5);int

var9

{Util.offerFirstTemporaryDirectBuffer(var8);}return

var10;}

}当向FileChannel中写数据数据来源是DirectByteBuffer时可以直接将DirectByteBuffer中的数据写入到文件中。

当向FileChannel中写数据数据来源是HeapByteBuffer时需要先将数据从HeapByteBuffer写入到一个临时的DirectByteBuffer中再将临时DirectByteBuffer中的数据写入到文件中。

所以当java程序数据需要频繁与本地io本地磁盘、socket传输数据时使用HeapByteBuffer读取时要多复制一次数据即从DirectByteBuffer再复制到heapByteBuffer。

再加上写数据到本地时又要再从HeapByteBuffer复制到另一个DirectByteBuffer多了两次复制。

HeapByteBuffer底层其实是java的字节数组而java字节数组是一个java对象对象的内存是由jvm的堆进行管理的那么不可避免的是GC时年轻代的eden、suvivor到老年代的各种复制以及回收。

当字节数组比较小的时候还好说如果是大对象那么对于jvm的GC来说是一个很大的负担。

而使用DirectByteBuffer则是把字节数组交给操作系统管理堆外内存就可以极大的减少jvm的负担了。

DirectByteBuffer和HeapByteBuffer的使用场景

不需要经常创建和销毁DirectByteBuffer对象有系统调用代价大可以使用池复用DirectByteBuffer

DirectByteBuffer不会占用堆内存。

也就是不会受到堆大小限制只在DirectByteBuffer对象被回收后才会释放该缓冲区。

什么情况下使用HeapByteBuffer?其实除了上述的DirectByteBuffer使用场景之外的基本可以用HeapByteBuffer。

数据仅在java程序中流转传输不与本地进行IO例如Netty的责任链中传递对象可以使用HeapByteBuffer