直接内存（Direct Memory）

就是操作系统的内存，不是jvm 的内存管理。

• 常见于NIO 操作时，用于数据缓冲区 bytebuffer
• 分配回收成本较高，但是读写性能高
• 不受 JVM 内存回收管理

为什么在读写大文件时 性能高

系统内存java 代码不能运行

减少缓冲区复制操作

direct memory ：系统和java 代码都可以运行，共享内存。

直接内存也会有内存溢出问题

• 使用了 Unsafe 对象完成直接内存的分配回收，并且回收需要主动调用 freeMemory方法

• ByteBuffer 的实现类内部，使用 cleaner（虚引用）来监测 ByteBuffer 对象，一旦 byteBuffer 对垃圾回收，那么 会由 其他线程通过Cleaner的clean 方法 调用 freememory 来释放直接内存。

  多次 调用 byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirext(_100Mb) 会造成直接内存溢出。

  不受jvm 管理，但是 byteBuffer 会有内存释放。

  原理： Unsafe 是 ByteBffer 底层的分配和释放内存 相关的类型，java 底层的类，可以进行释放直接内存，不建议程序员直接使用。 JDK 内部实现的，可以用反射获取 Unsafe对象 进行 分配（allocateMemory）和 释放（freeMemory）直接内存，都是主动调用。涉及一个虚引用对象，cleaner 起一个其他线程去主动调用释放内存。

  垃圾回收 只会用于java 的无用的对象的释放回收资源。

-XX:+DisableExplicitGC 禁用显式的垃圾回收 即 代码中 System.GC() 是无效的。 这个是 full GC 会回收很多部分的垃圾内存，对垃圾回收有影响。

如果设置了这个，对直接内存的回收是有影响的。但是打开了又有垃圾回收对性能有影响了。

可以推荐：使用 Unsafe 调用 freeMemory 来手动管理直接内存。

垃圾回收

堆有垃圾回收的机制

结合三个垃圾回收算法，协调工作的。

如何判断对象可以回收

• 引用计数法：引用 +1 不引用 -1 计数为0 时进行回收。 重要弊端循环引用： 引用计数不能归0 ，所以不能被垃圾回收，造成内存泄漏。 python 引用的。

• 可达性分析算法： （java） 确定一系列的根对象（肯定不会被当作垃圾的对象：根对象），在垃圾回收之前对堆内存中所有的对象进行扫描一遍，判断对象是否对根内存进行直接或间接的引用。反之 则被回收。

  • 哪些对象可以作为 GC Root：

系统类，本地方法（操作系统方法），活动线程，加锁的对象。都是跟对象，不会被回收。

• 四种引用
  • 强引用： 一般情况下，对象引用都是强引用， 若 A1对象 不被 B C 根对象引用时就会被 GC
  • 软引用：当A2 去掉 B 对象的强引用时，只有 C对象的软引用，他就有可能被GC （进行垃圾回收时，且内存不够时） 可配合引用队列使用。
  • 弱引用：当A3 去掉 B 对象的强引用时，只有 C对象的弱引用，他就有可能被GC （进行垃圾回收时）
  • 虚引用：必须配合引用队列使用。在虚引用引得对象在垃圾回收时，虚引用自己就会被放入到 引用队列，然后被一个hander 进行 虚引用调用的方法去释放内存。 虚引用的典型用法：ByteBuffer 直接内存的释放。
  • 终结器引用：必须配合引用队列使用。finallize 终结方法。效率低，先入队，执行的线程优先级很低，被执行的机会少，迟迟不执行，迟迟不释放内存。不建议使用。

垃圾回收算法

• 标记清除：

  1. 标记垃圾。扫描整个堆对象，是否被 GC root （根对象）引用，是的被保留，不是则回收。
  2. 清除垃圾，释放内存空间。释放：不是内存字节的清零操作，而是把对象占用内存 中的起始结束位置记录下来，放入到空闲的地址列表里，下次分配就会进行内存分配。
  • 优点：无额外的操作，速度快
  • 缺点：会产生空间垃圾碎片。如果内存空间不连续，不能放下某个大的对象。

• 标记整理

  1. 标记垃圾。
  2. 整理。 为了避免有内存空间碎片，会移动有效的内存空间。
  • 优点：无内存碎片
  • 缺点：速度较慢。因为有对象的移动操作， 效率低。 对象位置移动后有变化，所以涉及要改动的地方比较多。
• 复制
  内存区划分相等的一个区域，
  1. 标记标记。
  2. 把有效的对象内存区域复制到新的内存空间去。会有空间整理，不会有空间碎片。把旧的全部清空，并交换新得内存空间和旧的空间位置。
  • 优点：无内存碎片
  • 缺点：占用双倍的内存空间。

分代垃圾回收

把堆内存大的区域划分为新生代，老年代。

• 新生代：用完就可以丢弃的，垃圾回收频繁。 （复制算法）
• 老年代：需长时间使用的，长时间存活的，垃圾回收很久发生一次（耗时也会长一些）。（标记的算法）

新生代的gc过程：

第一次：Minor GC（新生代空间不足时触发）
新分配对象 -> 伊甸园 (放不下) -> 幸存区 to （对象标记 +1 ）-> 和幸存区 From 互换位置 -> 清理 伊甸园
第二次：
新分配对象 -> 伊甸园 (放不下) -> 幸存区 to （对象标记 +1 ）-> 清理 伊甸园
      （同时）幸存区From -> 幸存区 to （对象标记 +2 ）-> 和幸存区 From 互换位置  -> 清理 伊甸园 -> 清理 幸存区 to

新生代多次垃圾回收后，新生代会晋升到老年代（超过某个阈值:15）。 大对象可以直接晋升为老年代（新生代放不下，判断后直接晋升）不会触发gc。

新生代，老年代都满了 触发 full GC。（也肯定是新生代满了触发的），触发full gc 时也会先进行一次 minor GC，再抢救一次。

gc 会暂停其他用户的线程，垃圾回收结束后才会恢复，时间较短。

新生代，老年代 内存满了后 full gc后空间还是不足就会有outMemory 的错误。

相关VM 参数

用户线程内 内存溢出，不会让主线程 java 进程停止。

垃圾回收器

并行，并行的垃圾回收，快速执行完垃圾回收操作。不允许用户线程操作。

用户一边用，一边垃圾回收着。并发，在整个过程中会有标记工作，只有两个点会进行回收，需要 STW ，其他时间段允许用户线程操作。

垃圾回收优化

• 调优领域

  • 内存
  • 锁竞争
  • cpu 占用
  • io

• 确定目标

  • 【低延迟】 还是 【高吞吐量】 ，选择合适的回收器
  • CMS， G1 ，ZGC
  • ParallelGC
  • Zing
• 最快的 GC： 是不发生 GC
• 新生代调优： 预设堆内存，新生代调优，新生代空间也不是越大越好（目标还是要尽可能的大），峰值后会下降，因为垃圾回收的时间会长。
  • 理想的新生代空间： 【并发量 * （请求-响应）】
  • 幸存区 大到 能保留 【当前活跃对象 + 需要晋升对象】
  • 晋升阀值配置合适，让长时间存活对象尽快的晋升
• 老年代调优：
  • 老年代的内存设置的越大越好
  • 先尝试不做调试，如果没 Full gc，则先进行调试新生代
  • 观察 Full GC 时老年代的空间占用，进行预设空间调大