了解直接内存（操作系统内存）

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概念

直接内存英文为Direct Memory ，它并不是虚拟机运行时数据区的一部分，也不是jvm规范中定义的内存区域。

常见的NIO(基于通道（Channel）与缓冲区 （Buffer）的I/O方式)操作时，用于数据缓冲区，如 BufferedOutputStream
由于是对操作系统操作，所以分配回收成较高，但读写性能高
不受jvm内存回收管理

但是这部分内存也被频繁地使用，而且也可能导致OutOfMemoryError异常出现。

案例

    static final String FROM = "D:\下载\20211017.mp4";
    static final String TO = "D:\lol.mp4";
    static final int ONE_MB = 1024 * 1024;

    public static void main(String[] args){
        io();
        buffer();
    }

    public static void buffer(){
        long startAt = System.nanoTime();
        try(FileChannel from = new FileInputStream(FROM).getChannel();
            FileChannel to = new FileOutputStream(TO).getChannel())
        {
            ByteBuffer bBuf = ByteBuffer.allocateDirect(ONE_MB);
            while(true){
                int len = from.read(bBuf);
                if(len == -1){
                    break;
                }
                bBuf.flip();
                to.write(bBuf);
                bBuf.clear();
            }
        }catch(IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
        long endAt = System.nanoTime();
        System.out.println("io用时:" + (endAt - startAt));
    }

    public static void io(){
        long startAt = System.nanoTime();
        try(FileInputStream from = new FileInputStream(FROM);
            FileOutputStream to = new FileOutputStream(TO))
        {
            byte[] buf = new byte[ONE_MB];
            while(true){
                int len = from.read(buf);
                if(len == -1){
                    break;
                }
                to.write(buf,0,len);
            }
        }catch(IOException e){
            e.printStackTrace();
        }
        long endAt = System.nanoTime();
        System.out.println("directBuffer 用时:" + (endAt - startAt));
    }
复制代码

运行以上代码后会发现传统 io 的用时会明显要慢于 使用了缓存的 buffer 方法，也就是使用了Direct Memory 的方法。

原因

传统io

由于java语言本身不具备磁盘的读写能力，它需要操作磁盘需要调用操作系统提供的方法也就是本地方法。

（在调用操作系统提供的方法时cpu会从java的用户态切换为内核态，当切换为内核态的时候由计算机系统或cpu去读取磁盘文件内容，读取的时候会分词进行读取到系统缓存区中，当然系统缓冲区对于java程序来说也还是不能进行直接操作的，这个时候java程序会在堆内存中分配一块java的缓冲区，这块内存java程序就可以使用了，调用完之后又会从内核态切换为用户态进行Java程序之后的操作进行文件写入）

由于会先读取到系统缓冲区然后再读取到java的缓冲区，做了一个不必要的数据复制，因而效率不会很高

直接内存（Direct Memory）

在 buffer 方法中使用了ByteBuffer.allocateDirect，就是说分配了一个直接内存，这个方法调用了之后表示在操作系统中划出了一个为 1M 大小的缓冲区供当前使用。这块区域对于Java程序来说是可以直接访问的，java程序可以使用，计算机系统也可以进行使用是一块共享的区域。

使用了直接内存就比传统io少了一次内存复制的操作，效率也就会快。