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<Object> {
private static final ReferenceQueue<Object> dummyQueue = new ReferenceQueue();
private static Cleaner first = null;
private Cleaner next = null;
private Cleaner prev = null;
private final Runnable thunk; private static synchronized Cleaner add(Cleaner var0) {
if(first != null) {
var0.next = first;
first.prev = var0;
} first = var0;
return var0;
} private static synchronized boolean remove(Cleaner var0) {
if(var0.next == var0) {
return false;
} else {
if(first == var0) {
if(var0.next != null) {
first = var0.next;
} else {
first = var0.prev;
}
} if(var0.next != null) {
var0.next.prev = var0.prev;
} if(var0.prev != null) {
var0.prev.next = var0.next;
} var0.next = var0;
var0.prev = var0;
return true;
}
} private Cleaner(Object var1, Runnable var2) {
super(var1, dummyQueue);
this.thunk = var2;
} public static Cleaner create(Object var0, Runnable var1) {
return var1 == null?null:add(new Cleaner(var0, var1));
} public void clean() {
if(remove(this)) {
try {
this.thunk.run();
} catch (final Throwable var2) {
AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() {
public Void run() {
if(System.err != null) {
(new Error("Cleaner terminated abnormally", var2)).printStackTrace();
} System.exit(1);
return null;
}
});
} }
}
}

当jvm回收掉DirectByteBuffer后,会将虚引用它的对象Cleaner入队ReferenceHandler中会消费的队列,同时ReferenceHandler线程发现新来了一个虚引用对象,会判断这个对象否为Cleaner,如果是,则会执行clean()方法,达到回收的目的

    /* High-priority thread to enqueue pending References
*/
private static class ReferenceHandler extends Thread { ReferenceHandler(ThreadGroup g, String name) {
super(g, name);
} public void run() {
for (;;) {
Reference<Object> r;
synchronized (lock) {
if (pending != null) {
r = pending;
pending = r.discovered;
r.discovered = null;
} else {
// The waiting on the lock may cause an OOME because it may try to allocate
// exception objects, so also catch OOME here to avoid silent exit of the
// reference handler thread.
//
// Explicitly define the order of the two exceptions we catch here
// when waiting for the lock.
//
// We do not want to try to potentially load the InterruptedException class
// (which would be done if this was its first use, and InterruptedException
// were checked first) in this situation.
//
// This may lead to the VM not ever trying to load the InterruptedException
// class again.
try {
try {
lock.wait();
} catch (OutOfMemoryError x) { }
} catch (InterruptedException x) { }
continue;
}
} // Fast path for cleaners
if (r instanceof Cleaner) {
((Cleaner)r).clean();
continue;
} ReferenceQueue<Object> q = r.queue;
if (q != ReferenceQueue.NULL) q.enqueue(r);
}
}
}

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