如何在 Java 中对直接缓冲区进行垃圾回收

Question

我有一个内存泄漏，我已将其隔离到错误处理的直接字节缓冲区。

ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocateDirect(7777777);

GC 收集包含这些缓冲区的对象，但不会处置缓冲区本身。如果我实例化足够多的包含缓冲区的瞬态对象，我会得到这个令人鼓舞的消息：

java.lang.OutOfMemoryError: Direct buffer memory

我一直在寻找这个问题，显然

buff.clear();

并

System.gc();

不起作用。

Answer 1

我怀疑您的应用程序在某个地方引用了 ByteBuffer 实例，这导致它无法被垃圾收集。

直接 ByteBuffer 的缓冲内存是在普通堆之外分​​配的（这样 GC 就不会移动它！！）。但是，ByteBuffer API 没有提供显式处置/取消分配缓冲区的方法。所以我假设垃圾收集器会这样做......一旦它确定 ByteBuffer 对象不再被引用。

Answer 2

DBB 一旦到达引用队列就会被释放，并且终结器将运行。但是，由于我们不能依赖终结器来运行，因此我们可以使用反射来手动调用其“清理器”。

使用反射：

/**
* DirectByteBuffers are garbage collected by using a phantom reference and a
* reference queue. Every once a while, the JVM checks the reference queue and
* cleans the DirectByteBuffers. However, as this doesn't happen
* immediately after discarding all references to a DirectByteBuffer, it's
* easy to OutOfMemoryError yourself using DirectByteBuffers. This function
* explicitly calls the Cleaner method of a DirectByteBuffer.
* 
* @param toBeDestroyed
*          The DirectByteBuffer that will be "cleaned". Utilizes reflection.
*          
*/
public static void destroyDirectByteBuffer(ByteBuffer toBeDestroyed)
    throws IllegalArgumentException, IllegalAccessException,
    InvocationTargetException, SecurityException, NoSuchMethodException {

  Preconditions.checkArgument(toBeDestroyed.isDirect(),
      "toBeDestroyed isn't direct!");

  Method cleanerMethod = toBeDestroyed.getClass().getMethod("cleaner");
  cleanerMethod.setAccessible(true);
  Object cleaner = cleanerMethod.invoke(toBeDestroyed);
  Method cleanMethod = cleaner.getClass().getMethod("clean");
  cleanMethod.setAccessible(true);
  cleanMethod.invoke(cleaner);

}

Answer 3

ByteBuffer 文档说：

可以通过调用 allocateDirect 该类的工厂方法。此方法返回的缓冲区通常比非直接缓冲区具有更高的分配和释放成本。直接缓冲区的内容可能驻留在正常的垃圾收集堆之外，因此它们对应用程序内存占用的影响可能并不明显。因此，建议主要将直接缓冲区分配给受底层系统本机 I/O 操作影响的大型、长期存在的缓冲区。一般来说，最好仅在直接缓冲区在程序性能方面产生可测量的增益时才分配它们。

特别是，语句“可能驻留在正常的垃圾收集堆之外”似乎与您的示例相关。

Answer 4

分配的内存是通过本机库实现的。当调用 ByteBuffer#finalize 方法时，即当 Buffer 被 gc'd 时，该内存将被释放。查看 DirectByteBufferImpl 的 allocate() 和 Finalize() 实现。

buff.clear() 不是必需的，System.gc() 只有在像其他人已经提到的那样，不再有 ByteBuffer 对象的引用时才会有帮助。

Answer 5

这是一个适用于任何直接缓冲区的改进实现：

public static void destroyBuffer(Buffer buffer) {
    if(buffer.isDirect()) {
        try {
            if(!buffer.getClass().getName().equals("java.nio.DirectByteBuffer")) {
                Field attField = buffer.getClass().getDeclaredField("att");
                attField.setAccessible(true);
                buffer = (Buffer) attField.get(buffer);
            }

            Method cleanerMethod = buffer.getClass().getMethod("cleaner");
            cleanerMethod.setAccessible(true);
            Object cleaner = cleanerMethod.invoke(buffer);
            Method cleanMethod = cleaner.getClass().getMethod("clean");
            cleanMethod.setAccessible(true);
            cleanMethod.invoke(cleaner);
        } catch(Exception e) {
            throw new QuartetRuntimeException("Could not destroy direct buffer " + buffer, e);
        }
    }
}

Answer 6

只要您依赖于 sun (oracle) 特定的实现，比尝试更改 java.nio.DirectByteBuffer 的可见性更好的选择是通过反射使用 sun.nio.ch.DirectBuffer 接口。

/**
 * Sun specific mechanisms to clean up resources associated with direct byte buffers.
 */
@SuppressWarnings("unchecked")
private static final Class<? extends ByteBuffer> SUN_DIRECT_BUFFER = (Class<? extends ByteBuffer>) lookupClassQuietly("sun.nio.ch.DirectBuffer");

private static final Method SUN_BUFFER_CLEANER;

private static final Method SUN_CLEANER_CLEAN;

static
{
    Method bufferCleaner = null;
    Method cleanerClean = null;
    try
    {
        // operate under the assumption that if the sun direct buffer class exists,
        // all of the sun classes exist
        if (SUN_DIRECT_BUFFER != null)
        {
            bufferCleaner = SUN_DIRECT_BUFFER.getMethod("cleaner", (Class[]) null);
            Class<?> cleanClazz = lookupClassQuietly("sun.misc.Cleaner");
            cleanerClean = cleanClazz.getMethod("clean", (Class[]) null);
        }
    }
    catch (Throwable t)
    {
        t.printStackTrace();
    }
    SUN_BUFFER_CLEANER = bufferCleaner;
    SUN_CLEANER_CLEAN = cleanerClean;
}

public static void releaseDirectByteBuffer(ByteBuffer buffer)
{
    if (SUN_DIRECT_BUFFER != null && SUN_DIRECT_BUFFER.isAssignableFrom(buffer.getClass()))
    {
        try
        {
            Object cleaner = SUN_BUFFER_CLEANER.invoke(buffer, (Object[]) null);
            SUN_CLEANER_CLEAN.invoke(cleaner, (Object[]) null);
        }
        catch (Throwable t)
        {
            logger.trace("Exception occurred attempting to clean up Sun specific DirectByteBuffer.", t);
        }
    }
}

Answer 7

这个问题的现有答案中缺少许多警告，例如在 JDK 9+ 下运行时要求模块描述符包含 requires jdk.unsupported，无法访问 MappedByteBuffer.cleaner( ) 由于强封装的强制执行，在 JDK 16+ 下没有解决方法，以及在 JDK 7-16 下使用 SecurityManager 运行的要求等。我在这里查看完整的详细信息：

< a href="https://stackoverflow.com/a/54046774/3950982">https://stackoverflow.com/a/54046774/3950982