Java NIO笔记之Buffer

一个Buffer对象是固定数量的大小的数据容器，作用是一个存储器或者分段运输区。
    缓冲区的工作与通道紧密联系。通道是I/O传输发生时通过的入口，而缓冲区是这些数据传输的来源或目标。对于离开缓冲区的传输，您想传递出去的数据被置于一个缓冲区，被传送到通道。对于传回缓冲区的传输，一个通道将数据放置在您所提供的缓冲区中。这种在协同对象（通常是您所写的对象以及一到多个Channel对象）之间进行的缓冲区数据传递是高效数据处理的关键。
Buffer的数据结构

public abstract class Buffer {    // Invariants: mark <= position <= limit <= capacity    private int mark = -1;    private int position = 0;    private int limit;    private int capacity;    //...  }

    对缓冲区的读写操作首先要知道缓冲区的下限、上限和当前位置。下面这些变量的值对Buffer类中的某些操作有着至关重要的作用：
1.limit：所有对Buffer读写操作都会以limit变量的值作为上限。
2.position：代表对缓冲区进行读写时，当前游标的位置。
3.capacity：代表缓冲区的最大容量(一般新建一个缓冲区的时候，limit的值和capacity的值默认是相等的)。
部分方法:

//清空缓冲区的方法public final Buffer clear() {        position = 0;//重置位置        limit = capacity;//重置limit        mark = -1;//取消标记        return this;    }

//在读取buffer之前调用public final Buffer flip() {        limit = position;//当前位置设置为limit        position = 0;//设置开始位置        mark = -1;//取消标记        return this;    }

public final Buffer rewind() {        position = 0;        mark = -1;        return this;    }

Buffer子类的结构

下面主要是NIO出现内存泄露的情况，内容来自
http://stevex.blog.51cto.com/4300375/1582209
写NIO程序经常使用ByteBuffer来读取或者写入数据，那么使用ByteBuffer.allocate(capability)还是使用ByteBuffer.allocteDirect(capability)来分配缓存了？第一种方式是分配JVM堆内存，属于GC管辖范围，由于需要拷贝所以速度相对较慢；第二种方式是分配OS本地内存，不属于GC管辖范围，由于不需要内存拷贝所以速度相对较快。

我们肯定想选择比较快的，但问题是直接内存不属于GC管辖范围，需要弄清楚这部分内存如何管理，否则造成内存泄露就麻烦了。本地内存在JAVA中有一个对应的包装类DirectByteBuffer，该类属于Java类，适当的时候会被GC回收，当它被回收前会调用本地方法把直接内存给释放了，所以本地内存可以随DirectByteBuffer对象被回收而自动回收，貌似没有问题；但如果不断分配本地内存，堆内存很少使用，那么JVM就不需要执行GC，DirectByteBuffer对象们就不会被回收，这时候堆内存充足，但本地内存可能已经使用光了，再次尝试分配本地内存就会出现OutOfMemoryError，那程序就直接崩溃了。

有没有解决方案？自动释放不靠谱，我们是否可以手动释放本地内存，把握主动权？果然DirectByteBuffer持有一个Cleaner对象，该对象有一个clean()方法可用于释放本地内存，所以需要的时候我们可以调用这个方法手动释放本地内存。

以下代码与测试场景帮助理解与证实以上描述。
代码1：

package com.stevex.app.nio;import java.nio.ByteBuffer;import java.util.concurrent.TimeUnit;public class DirectByteBufferTest {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{            //分配128MB直接内存        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(1024*1024*128);        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);        System.out.println("ok");    }}

  测试用例1：设置JVM参数-Xmx100m，运行异常，因为如果没设置

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory    at java.nio.Bits.reserveMemory(Bits.java:658)    at java.nio.DirectByteBuffer.<init>(DirectByteBuffer.java:123)    at java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(ByteBuffer.java:306)    at com.stevex.app.nio.DirectByteBufferTest.main(DirectByteBufferTest.java:8)

测试用例2：
   设置JVM参数-Xmx256m，运行正常，因为128M小于256M，属于范围内分配。
测试用例3：
  设置JVM参数-Xmx256m -XX:MaxDirectMemorySize=100M，运行异常，分配的直接内存128M超过限定的100M。

Exception in thread "main" java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory    at java.nio.Bits.reserveMemory(Bits.java:658)    at java.nio.DirectByteBuffer.<init>(DirectByteBuffer.java:123)    at java.nio.ByteBuffer.allocateDirect(ByteBuffer.java:306)    at com.stevex.app.nio.DirectByteBufferTest.main(DirectByteBufferTest.java:8)

代码2：

package com.stevex.app.nio;import java.nio.ByteBuffer;import java.util.concurrent.TimeUnit;import sun.nio.ch.DirectBuffer;public class DirectByteBufferTest {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{        //分配512MB直接缓存        ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(1024*1024*512);        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);        //清除直接缓存        ((DirectBuffer)bb).cleaner().clean();        TimeUnit.SECONDS.sleep(10);        System.out.println("ok");    }}

  测试用例4：设置JVM参数-Xmx768m，运行程序观察内存使用变化，会发现clean()后内存马上下降，说明使用clean()方法能有效及时回收直接缓存。