Netty源码—七、内存释放

Netty本身在内存分配上支持堆内存和直接内存，我们一般选用直接内存，这也是默认的配置。所以要理解Netty内存的释放我们得先看下直接内存的释放。

Java直接内存释放

我们先来看下直接内存是怎么使用的

ByteBuffer.allocateDirect(capacity)

申请的过程是其实就是创建一个DirectByteBuffer对象的过程，DirectByteBuffer对象只相当于一个holder，包含一个address，这个是直接内存的指针。

• 调用native方法申请内存
• 初始化cleaner

public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {
    return new DirectByteBuffer(capacity);
}

DirectByteBuffer(int cap) {                   // package-private
    // 省略中间代码...
    // 创建一个cleaner，最后会调用Deallocator.run来释放内存
    cleaner = Cleaner.create(this, new Deallocator(base, size, cap));
    att = null;
}

Cleaner这个类继承自PhantomReference，也就是所谓的虚引用，这种类型引用的特点是：

• 使用get方法不能获取到对象
• 只要引用的对象除了PhantomReference之外没有其他引用了，JVM随时可以将PhantomReference引用的对象回收。

JVM在回前会将将要被回收的对象放在一个队列中，由于Cleaner继承自PhantomReference，队列的实现是使用cleaner的

private static final ReferenceQueue<Object> dummyQueue = new ReferenceQueue<>();

这个队列在PhantomReference的父类Reference中使用到了，Reference这个类在初始化的时候会启动一个线程来调用cleaner.clean方法，在Reference的静态代码块中启动线程

// java.lang.ref.Reference
static {
    ThreadGroup tg = Thread.currentThread().getThreadGroup();
    for (ThreadGroup tgn = tg;
         tgn != null;
         tg = tgn, tgn = tg.getParent());
    Thread handler = new ReferenceHandler(tg, "Reference Handler");
    /* If there were a special system-only priority greater than
         * MAX_PRIORITY, it would be used here
         */
    handler.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
    handler.setDaemon(true);
    // 启动ReferenceHandler线程
    handler.start();
	// 省略中间代码...
}

该线程的主要作用就是调用tryHandlePending

// java.lang.ref.Reference#tryHandlePending
static boolean tryHandlePending(boolean waitForNotify) {
        Reference<Object> r;
        Cleaner c;
        try {
            synchronized (lock) {
                if (pending != null) {
                    r = pending;
                    // 'instanceof' might throw OutOfMemoryError sometimes
                    // so do this before un-linking 'r' from the 'pending' chain...
                    c = r instanceof Cleaner ? (Cleaner) r : null;
                    // unlink 'r' from 'pending' chain
                    pending = r.discovered;
                    r.discovered = null;
                } else {
                    // The waiting on the lock may cause an OutOfMemoryError
                    // because it may try to allocate exception objects.
                    if (waitForNotify) {
                        lock.wait();
                    }
                    // retry if waited
                    return waitForNotify;
                }
            }
        } catch (OutOfMemoryError x) {
            // Give other threads CPU time so they hopefully drop some live references
            // and GC reclaims some space.
            // Also prevent CPU intensive spinning in case 'r instanceof Cleaner' above
            // persistently throws OOME for some time...
            Thread.yield();
            // retry
            return true;
        } catch (InterruptedException x) {
            // retry
            return true;
        }

        // Fast path for cleaners
        if (c != null) {
            // 调用clean方法
            c.clean();
            return true;
        }

        ReferenceQueue<? super Object> q = r.queue;
        if (q != ReferenceQueue.NULL) q.enqueue(r);
        return true;
}

System.gc不能回收堆外内存，但是会回收已经没有使用了DirectByteBuffer对象，该对象被回收的时候会将cleaner对象放入队列中，在Reference的线程中调用clean方法来回收堆外内存 。cleaner.run执行的是传入参数的thunk.run方法，这里thunk是Deallocator，所以最后执行的Deallocator.run方法

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

所以最后通过unsafe.freeMemory释放了申请到的内存。

总结一下，在申请内存的时候调用的是java.nio.ByteBuffer#allocateDirect

会new DirectByteBuffer，通过Cleaner.create创建Cleaner，同时传入Deallocator作为Runnable参数，在Cleaner.clean的时候会调用该Deallocator.run来处理

Cleaner继承自PhantomReference，包含一个ReferenceQueue，在DirectByteBuffer不再使用的时候，该对象是处于Java堆的，除了该PhantomReference引用了DirectByteBuffer外，没有其他引用的时候，jvm会把cleaner对象放入ReferenceQueue队列中。

PhantomReference继承了Reference，Reference会启动一个线程（java.lang.ref.Reference.ReferenceHandler#run）去调用队列中的cleaner.clean方法。

Netty内存释放

Netty使用的直接内存的释放方式和JDK的释放方式略有不同。Netty开始释放内存的时候是调用free方法的时候

io.netty.buffer.PoolArena#free
io.netty.buffer.PoolArena.DirectArena#destroyChunk

最终释放内存的方法有两种

1. 利用反射获取unsafe，调用Unsafe#freeMemory
2. 利用反射获取DirectByteBuffer#cleaner，通过反射调用cleaner.clean方法

两种不同的方式依赖的条件不同，使用场景也不同

使用反射调用cleaner.clean

要满足以下条件之一的时候使用这种方式

1. 没有可使用的直接内存
2. 不能获取unsafe
3. directBuffer没有传入long、int的构造方法

使用unsafe

不能使用上面这种方式的都使用unsafe