DirectMemory（堆外（Off-Heap）缓存BigMemory的一个实现）

 就Java 本地Cache（非分布式）而言，存在3个地方可以存放数据：Heap, OffHeap和Disk

BigMemory非开源产品，所以其源码不能通过正常渠道拿到。同时，有一个开源产品DirectMemory实现了类似BigMemory的Cache实现

这是github的地址：https://github.com/raffaeleguidi/DirectMemory

DirectMemory是堆外（Off-Heap）缓存BigMemory的一个实现。它能够在内存中序列化大批量Java对象，而不影响JVM垃圾收集的性能。

DirectMemory容量可通过-XX:MaxDirectMemorySize指定，如果不指定，则默认与JAVA堆的最大值（-Xmx指定）一样。

它的类图：

Cache.init(10, 100);
Cache.put("test1", "t".getBytes());
Cache.put("test2", "t".getBytes());
Cache.put("test3", "t".getBytes());

byte[] p = Cache.retrieve("test1");

以下代码越过了DirectByteBuffer类，直接通过反射获取Unsafe实例并进行内存分配(Unsafe类的getUnsafe()方法限制类只有引导类加载器才会返回实例，也就是设计者希望只有rt.jar中的类才能使用Unsafe的功能)。因为，虽然使用DirectByteBuffer分配内存也会抛出内存溢出异常，但它抛出异常时并没有真正向操作系统申请分配内存，而是通过计算得知内存无法分配，于是手动抛出异常，真正申请分配内存的方式是unsafe.allocateMemory().

/** 

 * VM args : -Xms20M -XX:MaxDirectMemorySize=10M 

 *  

 */  

public class DirectMemoryOOM {  

    private static final int _1MB = 1024 * 1024;  

  

    public static void main(String[] args) throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException {  

        Field unsafeField=Unsafe.class.getDeclaredFields()[0];  

        unsafeField.setAccessible(true);  

        Unsafe unsafe=(Unsafe) unsafeField.get(null);  

        while(true){  

            unsafe.allocateMemory(_1MB);  

        }  

    }  

}  

运行结果 ：Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError

需要注意的问题

DirectMemory是java nio引入的，直接以native的方式分配内存，不受jvm管理。这种方式是为了提高网络和文件IO的效率，避免多余的内存拷贝而出现的。 DirectMemory占用的大小没有直接的工具或者API可以查看，不过这个在Bits类中是有两个字段存储了最大大小和已分配大小的，使用反射可以 拿到这个数据：

Class c = Class.forName(“java.nio.Bits”);
Field maxMemory = c.getDeclaredField(“maxMemory”);
maxMemory.setAccessible(true);
Field reservedMemory = c.getDeclaredField(“reservedMemory”);
reservedMemory.setAccessible(true);
Long maxMemoryValue = (Long)maxMemory.get(null);
Long reservedMemoryValue = (Long)reservedMemory.get(null);

DirectMemory 的默认大小是64M，而JDK6之前和JDK6的某些版本的SUN JVM，存在一个BUG，在用-Xmx设定堆空间大小的时候，也设置了DirectMemory的大小。加入设置了-Xmx2048m，那么jvm最终可 分配的内存大小为4G多一些，是预期的两倍。

所以要特别注意的是，设置jvm参数-XX:MaxDirectMemorySize=128m，指定DirectMemory的大小。否则会造成服务器的JVM占用内存总是持续增长，大大超过-Xmx设定的值，服务器物理内存几乎被耗尽。

存在的问题：

1. Cache类是单例，在同一个JVM里，不能根据实际应用创建不同的Cache（可以实现自己的Cache）；
2. OffHeapMemoryBuffer中ByteBuffer 空间存在浪费；
3. 要根据业务类型，合理分配OffHeapMemoryBuffer的容量；
4. 目前Map还是存放在Heap里，只是Value存放在Off-Heap，不过可以根据需要修改代码；

Direct-Memory依赖的其他类库

1. JoSQL SQL for Java Objects http://josql.sourceforge.net/
2. guava google-common-collection http://code.google.com/p/guava-libraries/
3. 其中的MapMaker的使用

  参考：

1. JDK1.4引入的DirectByteBuffer
2. BigMemory