深入解读 Java 堆外内存（直接内存）1
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2022-08-03
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深入解读 Java 堆外内存（直接内存）
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毕业于C9高
校，硕士学
历，曾在IEEE ITS、VSD等Top期刊发表论文。多年研发经验，擅长嵌入式&物联网相
关技术，预测算法，分布式中间件，精通Java、Python及C语言；曾在华为、阿里巴
巴，上海电气，浙能集团等公司重要项目中担任技术负责人或核心研发成员，现专注
于中间件技术。
1. 引言
很久没有遇到堆外内存相关的问题了，五一假期刚结束，便不期而遇，以前也
处理过几次这类问题，但都没有总结，觉得是时候总结一下了。
先来看一个 Demo：在 Demo 中分配堆外内存用的是 allocateDirect 方法，但其内部调用的是
DirectByteBuffer，换言之，DirectByteBuffer 才是实际操作堆外内存的类，因此，本场 Chat 将
围绕 DirectByteBuffer 展开。
import java.nio.ByteBuffer;
public class Demo
{
public static void main( String[] args )
{
//分配一块1024Bytes的堆外内存(直接内存)
//allocateDirect方法内部调用的是DirectByteBuffer
ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocateDirect(1024);
System.out.println(buffer.capacity());
//向堆外内存中读写数据
buffer.putInt(0,2018);
System.out.println(buffer.getInt(0));
}
}
2. 什么是堆外内存？
Java 开发者一般都知道堆内存，但却未必了解堆外内存。事实上，除了堆内存，Java 还可以使
用堆外内存，也称直接内存（Direct Memory）。顾名思义，堆外内存是在 JVM Heap 之外分配
的内存块，并不是 JVM 规范中定义的内存区域，堆外内存用得并不多，但十分重要。
读者也许会有一个疑问：既然已经有堆内存，为什么还要用堆外内存呢？这主要是因为堆外内
存在 IO 操作方面的优势，举一个例子：在通信中，将存在于堆内存中的数据 flush 到远程时，需
要首先将堆内存中的数据拷贝到堆外内存中，然后再写入 Socket 中；如果直接将数据存到堆外
内存中就可以避免上述拷贝操作，提升性能。类似的例子还有读写文件。
目前，很多 NIO 框架 （如 netty，rpc） 会采用 Java 的 DirectByteBuffer 类来操作堆外内存，
DirectByteBuffer 类对象本身位于 Java 内存模型的堆中，由 JVM 直接管控、操纵。但是，
DirectByteBuffer 中用于分配堆外内存的方法 unsafe.allocateMemory(size) 是个一个 native 方
法，本质上是用 C 的 malloc 来进行分配的。分配的内存是系统本地的内存，并不在 Java 的内
存中，也不属于 JVM 管控范围，所以在 DirectByteBuffer 一定会存在某种特别的方式来操纵堆
外内存。
3. 堆外内存创建过程深度解析
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荀烨@学而-大数据（教育）
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