Java中的Heap Buffer與Direct Buffer

在使用Java NIO時，會常常和ByteBuffer打交道（吐槽下，每次手動flip切換讀寫模式太不友好）。在空Buffer建立時，有兩種方式：

ByteBuffer.allocateDirect(capacity)
ByteBuffer.allocate(capacity)

那麼這兩種Buffer的分配又有什麼不同呢？

Heap Buffer

字面意思，在java heap上分配的內存。此塊內存區域受JVM管理，GC負責回收。使用時無需擔憂Heap Buffer的回收問題。

Direct Buffer

堆外內存（說非堆不太準確，畢竟非堆區域不止這一塊），時分配在C Heap上的Buffer，因爲不屬於JVM HEAP，管理/監控起來會比較困難，但也會被GC回收。DirectByteBuffer 自身是（Java）堆內的，它背後真正承載數據的buffer是在（Java）堆外——native memory中的。這是 malloc() 分配出來的內存，是用戶態的。

那麼爲何有了Heap Buffer還須要Direct Buffer呢？

在JVM的垃圾回收器裏，除了CMS，都是須要移動對象的；若是要把一個Java裏的 byte[] 對象的引用傳給native代碼，讓native代碼直接訪問數組的內容的話，就必需要保證native代碼在訪問的時候這個 byte[] 對象不能被移動，也就是要被「pin」（釘）住。

因而就出現了Direct Buffer，Direct Buffer是在C Heap中分配的內存，不像JVM堆內存是邏輯的，雖然也會被GC管理，但他是經過PhantomReference來達到的，正常的young gc或者mark and compact的時候不會在內存裏移動。例如使用在傳輸數據時（磁盤IO傳輸和Socket傳輸都屬於fd），若是傳入HeapByteBuffer，首先會把HeapByteBuffer 背後的 byte[] 的內容拷貝到一個 DirectByteBuffer，而後再發送DirectByteBuffer中的數據。若是直接使用DirectByteBuffer的話，就會少了一次HeapByteBuffer->DirectByteBuffer的拷貝。

可是使用DirectByteBuffer也是有代價的，DirectByteBuffer比HeapByteBuffer的建立開銷更大，因此若是要使用DirectByteBuffer的話最好仍是複用，避免過多的建立。

堆外內存的監控

堆外內存不像堆內內存監控那麼簡單，不能直接看堆信息，但能夠經過程序獲取，或者經過一些監控工具來查看

jconsole

jvisualvm

注：須要安裝VisualVM-BufferMonitor和VisualVM-MBeans插件

Java

ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(4096);
        RandomAccessFile rw = new RandomAccessFile(new File("/Users/jiangxin/Desktop/111"), "rw");
        MappedByteBuffer map = rw.getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, 4097);

//打印堆外
List<BufferPoolMXBean> pools = ManagementFactory.getPlatformMXBeans(BufferPoolMXBean.class);
        for (BufferPoolMXBean pool : pools) {
            System.out.println(pool.getName());
            System.out.println(pool.getCount());
            System.out.println("memory used " + pool.getMemoryUsed());
            System.out.println("total capacity" + pool.getTotalCapacity());
            System.out.println();
        }

//print 
direct
1
memory used 4096
total capacity4096

mapped
1
memory used 4097
total capacity4097