Java中的Heap Buffer与Direct Buffer

在使用Java NIO时，会经常和ByteBuffer打交道（吐槽下，每次手动flip切换读写模式太不友好）。在空Buffer创建时，有两种方式：

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

那么这两种Buffer的分配又有什么不一样呢？

Heap Buffer

字面意思，在java heap上分配的内存。此块内存区域受JVM管理，GC负责回收。使用时无需担心Heap Buffer的回收问题。

Direct Buffer

堆外内存（说非堆不太准确，毕竟非堆区域不止这一块），时分配在C Heap上的Buffer，由于不属于JVM HEAP，管理/监控起来会比较困难，但也会被GC回收。DirectByteBuffer 自身是（Java）堆内的，它背后真正承载数据的buffer是在（Java）堆外——native memory中的。这是 malloc() 分配出来的内存，是用户态的。

那么为什么有了Heap Buffer还需要Direct Buffer呢？

在JVM的垃圾回收器里，除了CMS，都是需要移动对象的；如果要把一个Java里的 byte[] 对象的引用传给native代码，让native代码直接访问数组的内容的话，就必须要保证native代码在访问的时候这个 byte[] 对象不能被移动，也就是要被“pin”（钉）住。

于是就出现了Direct Buffer，Direct Buffer是在C Heap中分配的内存，不像JVM堆内存是逻辑的，虽然也会被GC管理，但他是通过PhantomReference来达到的，正常的young gc或者mark and compact的时候不会在内存里移动。例如使用在传输数据时（磁盘IO传输和Socket传输都属于fd），如果传入HeapByteBuffer，首先会把HeapByteBuffer 背后的 byte[] 的内容拷贝到一个 DirectByteBuffer，然后再发送DirectByteBuffer中的数据。如果直接使用DirectByteBuffer的话，就会少了一次HeapByteBuffer->DirectByteBuffer的拷贝。

但是使用DirectByteBuffer也是有代价的，DirectByteBuffer比HeapByteBuffer的创建开销更大，所以如果要使用DirectByteBuffer的话最好还是复用，避免过多的创建。

堆外内存的监控

堆外内存不像堆内内存监控那么简单，不能直接看堆信息，但可以通过程序获取，或者通过一些监控工具来查看

jconsole

jvisualvm

注：需要安装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 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