【JVM基础06】——组成-直接内存详解

news2025/10/30 22:15:31

1- 引言：直接内存概述
- 1-1 直接内存是什么？直接内存的定义(What)
- 1-2 为什么用直接内存？Java程序对直接内存的使用 (Why)
2- ⭐核心：详解直接内存(How)
- 2-1 文件拷贝案例介绍对比常规 IO(BIO) 和 NIO
- - 常规 IO 的操作流程
  - NIO 的操作流程
3- 小结：
- 3-1 什么是直接内存？

1- 引言：直接内存概述

1-1 直接内存是什么？直接内存的定义(What)

直接内存：并不属于 JVM 中的内存结构，不由 JVM 进行管理。是虚拟机的系统内存，常见于 NIO 操作时，用于数据缓冲区，它分配回收成本较高，但读写性能高。

1-2 为什么用直接内存？Java程序对直接内存的使用 (Why)

高性能需求：直接内存的读写性能高于传统的JVM堆内存，因为减少了内存复制的次数。在进行大量数据的读写操作时，使用直接内存可以显著提高性能。
NIO操作：Java NIO（Non-blocking IO）库通过使用直接内存来提升IO操作的吞吐量。直接内存允许Java程序直接访问操作系统的内存，从而减少了数据在系统缓冲区和Java堆缓冲区之间复制的开销。
资源共享：直接内存是操作系统内存的一部分，可以被操作系统和Java程序共享访问，这使得数据处理更加高效。
避免垃圾回收：直接内存不受JVM的垃圾回收机制影响，减少了由于垃圾回收导致的性能波动，对一些高性能应用场景尤为重要。

2- ⭐核心：详解直接内存(How)

2-1 文件拷贝案例介绍对比常规 IO(BIO) 和 NIO

Java 代码完成文件拷贝
场景：E:/bak1 下有文件需要拷贝到 ——>E:/bak2 文件夹下

package com.heima.jvm;

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;

public class DirectMemoryDemo {
    static final String FROM = "E:\\bak1\\01-java成神之路.mp4";
    static final String TO = "E:\\bak2\\abc.mp4";
    static final int _1Mb = 1024 * 1024;

    public static void main(String[] args) {
        io(); // 256.8563
        directBuffer(); // 63.2449
    }

    private static void directBuffer() {
        long start = System.nanoTime();
        try (FileChannel from = new FileInputStream(FROM).getChannel();
             FileChannel to = new FileOutputStream(TO).getChannel()) {
            ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(_1Mb);
            while (true) {
                int len = from.read(bb);
                if (len == -1) break;
                bb.flip();
                to.write(bb);
                bb.clear();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        long end = System.nanoTime();
        System.out.println("NIO Time: " + (end - start) / 1e6 + " ms");
    }

    private static void io() {
        long start = System.nanoTime();
        try (FileInputStream fis = new FileInputStream(FROM);
             FileOutputStream fos = new FileOutputStream(TO)) {
            byte[] buffer = new byte[_1Mb];
            int len;
            while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
                fos.write(buffer, 0, len);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        long end = System.nanoTime();
        System.out.println("IO Time: " + (end - start) / 1e6 + " ms");
    }
}