直接内存如何使用

直接上代码，代码中有注释【对直接内存的分配以及释放】进行说明。

package cn.ordinary.util.io.file;import java.io.*;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.nio.*;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;/*** @Date 2024/3/14* @Author sh**/
public class FileUtils {/*** 读取文件内容。** @param filePath 文件路径 + 文件名* @param charset  文件编码，默认使用 StandardCharsets.UTF_8* @throws FileNotFoundException 如果文件不存在* @throws IOException           如果读取文件发生错误*/public static StringBuilder read(String filePath, Charset charset)throws Exception {try (RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(filePath, "r");FileChannel fileChannel = file.getChannel()) {/*** 1）. 直接内存使用*  ① allocate()方法：*      这个方法会分配一个新的 非直接缓冲区。*      非直接缓冲区的内容位于 Java堆内存中，这意味着它受到垃圾回收器的影响。*  ② allocateDirect()方法：*      这个方法会分配一个新的 直接缓冲区。*      直接缓冲区的内容位于 操作系统的本地内存中（具体的来说，应该是在 java8内存结构中本地内存中的直接内存），*    而不是 Java堆内存中，所以它不受垃圾回收的影响。*      直接缓冲区可以提供更高的 I/O性能，因为对于本地 I/O操作而言，它不需要额外的内存复制操作（Java堆 和 本地内存 之间的数据复制）。* 2）. 缓冲区预分配*  ① ByteBuffer 的容量最好不要是固定值。因为，在处理大文件的时候，可能需要多个这样的缓冲区来装载整个文件的内容。*  ② 使用 StringBuilder 累加文件内容是很高效的，比 String 拼接在循环冲更加高效。*      但是，在处理大文件的时候，capacity 的大小可能需要动态调整，或者根据文件的实际大小预先分配足够的空间，避免多次扩容带来的开销。*  综述，对于大文件，提前知道文件大小并且预分配 ByteBuffer和StringBuilder 的大小能显著提高性能，减少内存重新分配的次数。*/// 1- 创建一个 ByteBuffer（字节缓冲区），用于存放读取到的数据// 获取文件大小long fileSize = file.length();// 根据文件大小动态分配 ByteBuffer 的容量int capacity = ((int) Math.min(fileSize, Integer.MAX_VALUE));// 方式一：使用【非直接】字节缓冲区//ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(capacity);// 方式二：使用【直接】字节缓冲区ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(capacity);// 2- 创建一个 utf8 的 CharsetDecoderif (null == charset) {charset = StandardCharsets.UTF_8;}CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();// 3- 读取数据到 buffer// 将读取到的内容存放到 StringBuilderStringBuilder content = new StringBuilder((int) fileSize);while (fileChannel.read(buffer) != -1) {// 切换到读模式，准备读取数据buffer.flip();// 使用 指定字符集 解码 ByteBuffer 到 CharBuffer，再转换为 Stringcontent.append(decoder.decode(buffer));// 清空缓冲区，准备下一次读取buffer.clear();}/*** 显示的释放 直接缓冲区占用的堆外内存。** 通过ByteBuffer.allocateDirect()分配的直接缓冲区（Direct Buffer）使用的是JVM堆外内存。* 与传统的堆内存不同，直接缓冲区不受Java垃圾回收器（GC）的直接管理，但是它们仍然会被间接地管理。** 直接缓冲区 与 一个Java对象关联（即ByteBuffer对象），该对象处于JVM的管理之下。* 当这个Java对象变得不可达时（即没有任何引用指向它），垃圾回收器可以对其进行垃圾回收。但是，这种方式并不是立即释放内存，而是要等到垃圾收集器运行时才会进行。* 在垃圾回收过程中，可以通过对象的清理（finalization）机制或者Java 9引入的Cleaner类来释放直接缓冲区占用的堆外内存。** 依赖于垃圾回收来回收直接缓冲区的内存可能会存在延迟，因为垃圾回收器无法直接感知堆外内存的压力。* 因此，如果快速和频繁地分配大量的直接缓冲区，可能会导致内存耗尽，特别是在有限的堆外内存资源的情况下。* 为了更好地管理直接缓冲区的堆外内存，可以使用 Cleaner 类显示的释放直接缓冲区占用的堆外内存。*/cleanDirectMemory(buffer);// 返回读取到的文件内容return content;} catch (FileNotFoundException e) {// 抛出文件不存在的异常，便于调用者识别和处理文件不存在的情况。throw new FileNotFoundException("文件不存在: " + filePath);} catch (IOException e) {// 抛出IO异常，便于调用者识别和处理IO异常。throw new IOException("读取文件失败: " + filePath, e);}}/*** 显式释放直接缓冲区占用的内存** @param buffer 字节缓冲区（这里指的是 直接缓冲区，因为 非直接缓冲区 在 Java堆内存上，GC可以进行自动内存管理）*/private static void cleanDirectMemory(ByteBuffer buffer) throws Exception {if (null == buffer) {return;}// 下面是 jdk8及之前的写法。从 Java9开始，推荐的释放直接缓冲区内存的方式是使用 sun.misc.Unsafe 类或者使用 java.lang.ref.Cleaner 类。try {// 调用 ByteBuffer 的 cleaner()方法 获取 CleanerMethod cleanerMethod = buffer.getClass().getMethod("cleaner");cleanerMethod.setAccessible(true);Object cleaner = cleanerMethod.invoke(buffer);// 调用 Cleaner 的 clean()方法 来显示的释放 直接缓冲区占用的 堆外内存（这里指的是 本地内存中的直接内存）。Method cleanMethod = cleaner.getClass().getMethod("clean");cleanMethod.setAccessible(true);cleanMethod.invoke(cleaner);} catch (Exception e) {throw new Exception("释放接缓冲区占用的堆外内存失败", e);}}}