nio DirectByteBuffer如何回收堆外内存

概述

使用了nio框架的应用，比如服务框架，利用nio建立长连接通信，他们会使用DirectByteBuffer来分配堆外内存，也就是本地直接内存，这个内存的回收不由gc直接维护，我们通常所说的gc，只回收jvm的堆、方法区。本地内存如果没有用jvm启动参数手动指定，它会根据主机的剩余可用内存进行分配，如果说一个机器的8G内存的，其中，我们手动指定的jvm堆、方法区内存为2048 + 256，那么，除了其他进程占用的内存，剩余的可用内存可能是较大的。如果你的主机有内存使用量监控（不是jvm级的内存监控），在使用类似Netty这种通信框架时，有可能会触发主机内存使用率报警。

堆外内存回收方法

• 首先强调，gc不会直接回收堆外内存，堆外内存如果不通过启动参数指定，会根据主机的剩余可用内存来作为容量，这有可能是一块很大的内存，gc回收代价可能较大

• DirectByteBuffer对象在堆内生成时，会和一个RefereceQueue建立虚引用联系，这里是通过Cleaner对象的某个field被赋值为DirectByteBuffer对象来建立虚引用的，注意，这里是Cleaner对象虚引用了DirectByteBuffer对象，引用queue为cleaner中的dummyQueue。再次强调，cleaner对象虽然虚引用了DirectByteBuffer，但是垃圾回收在计算对象可达性时，会忽略Cleaner对的DirectByteBuffer虚引用，DirectByteBuffer只有可以，就可以立即回收，无视Cleaner对象当前是存活状态。

• jdk实现GC时，对几种引用类型有定制化开发，在对象B被回收后，会通知到一个ReferenceHandler线程，获取到虚引用对象A，判断A是否是Cleaner，如果是就会调用Cleaner.clean()方法，获取DirectByteBuffer被分配的堆外内存地址，释放B在堆外内存开辟的空间，释放内存

  class DirectByteBuffer{
  // Primary constructor
  //
  DirectByteBuffer(int cap) { // package-private

  super(-1, 0, cap, cap);
  boolean pa = VM.isDirectMemoryPageAligned();
  int ps = Bits.pageSize();
  long size = Math.max(1L, (long)cap + (pa ? ps : 0));
  Bits.reserveMemory(size, cap);

  long base = 0;
  try {
  base = unsafe.allocateMemory(size);
  } catch (OutOfMemoryError x) {
  Bits.unreserveMemory(size, cap);
  throw x;
  }
  unsafe.setMemory(base, size, (byte) 0);
  if (pa && (base % ps != 0)) {
  // Round up to page boundary
  address = base + ps - (base & (ps - 1));
  } else {
  address = base;
  }
  cleaner = Cleaner.create(this, new Deallocator(base, size, cap));
  att = null;

  }
  ...
  private static class Deallocator
  implements Runnable
  {

  private static Unsafe unsafe = Unsafe.getUnsafe();

  private long address;
  private long size;
  private int capacity;

  private Deallocator(long address, long size, int capacity) {
  assert (address != 0);
  this.address = address;
  this.size = size;
  this.capacity = capacity;
  }

  public void run() {
  if (address == 0) {
  // Paranoia
  return;
  }
  unsafe.freeMemory(address);
  address = 0;
  Bits.unreserveMemory(size, capacity);
  }

  }
  ...
  }

Clean类，runnable这里对应Deallocator类型

package sun.misc;

import java.lang.ref.PhantomReference;
import java.lang.ref.ReferenceQueue;
import java.security.AccessController;
import java.security.PrivilegedAction;

public class Cleaner extends PhantomReference