JVM修炼之路【8】- 直接内存

介绍完 java的内存模型之后，我们再说一个特别的东西：

直接内存

直接内存是一种特殊的内存分配方式，它允许Java程序直接通过操作系统的本地内存分配接口来分配内存，而不受Java堆的限制。

最常见的就是I/O操作读写文件的时候

如果没有直接内存，通常在进行文件读取或写入时，数据会先被读取到堆内存中，然后再从堆内存写入到文件中。

具体地说，在传统的IO操作中，比如使用 FileInputStream 和 FileOutputStream 进行文件读写，数据会通过Java堆内存来传递。当从文件读取数据时，数据会首先被读取到堆内存的字节数组中，然后可以对字节数组进行操作。同样，当将数据写入文件时，数据也需要先被写入到堆内存的字节数组中，然后再通过IO操作写入到文件中。

这种方式需要在Java堆内存和操作系统之间进行频繁的数据拷贝，尤其是在大量数据的读写场景下，会导致性能和效率的下降。而使用直接内存则可以避免这种拷贝过程，数据可以直接在操作系统的本地内存和文件之间进行传输，提高了IO操作的效率和性能。

现在有了直接内存这个东西 我们就可以避免大量的文件数据占用 堆内存，我们仅仅在堆上面创建一个 buffer对象，而这个对象读写数据的时候直接通过直接内存与系统的文件内存进行交互，这样根本不占用堆内存空间

这样就带来了很大的优势：

无需通过Java堆分配：
直接内存不受Java堆大小的限制，可以通过操作系统的本地内存分配接口直接分配，因此不会导致Java堆空间的不足。
减少内存拷贝：
在进行I/O操作时，通常需要将数据从Java堆拷贝到内核空间，然后再进行I/O操作。使用直接内存可以避免这一拷贝过程，提高了数据传输的效率。
避免GC的影响：
直接内存的分配和释放通常由操作系统管理，不受Java虚拟机的垃圾回收器影响，因此可以减少垃圾回收的开销，提高程序的性能。
内存映射文件：
直接内存还可以用于内存映射文件（Memory-mapped Files）操作，这种方式可以将文件直接映射到内存中，可以提高文件的读写效率。

来两个常见的案例：

java 复制代码

// 分配直接内存
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
// 从文件读取数据到直接内存
try (FileChannel channel = FileChannel.open(Paths.get("file.txt"), StandardOpenOption.READ)) {
    channel.read(buffer);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
// 从直接内存读取数据
buffer.flip();
while (buffer.hasRemaining()) {
    System.out.print((char) buffer.get());
}

java 复制代码

// 创建SocketChannel
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
// 连接远程服务器
channel.connect(new InetSocketAddress("example.com", 80));
// 分配直接内存
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
// 从网络读取数据到直接内存
channel.read(buffer);
// 从直接内存写入数据到网络
buffer.flip();
channel.write(buffer);