Direct Memory由操作系统分配且不受JVM堆GC直接管理,通过ByteBuffer.allocateDirect()调用Unsafe.allocateMemory()实现,受-XX:MaxDirectMemorySize限制;回收依赖Cleaner(虚引用+ReferenceQueue)在GC后异步触发Unsafe.freeMemory()。

Java里的Direct Memory(直接内存)不由JVM堆管理,而是通过java.nio.ByteBuffer.allocateDirect()在堆外分配,由操作系统负责物理内存映射。它的生命周期不直接受GC控制,但JVM通过Cleaner机制间接管理释放——本质上是利用虚引用+ReferenceQueue实现的延迟清理。
直接内存如何分配
调用ByteBuffer.allocateDirect(size)时,JVM底层通过Unsafe.allocateMemory()向操作系统申请内存(Linux下通常是mmap(MAP_ANONYMOUS)),跳过JVM堆。这部分内存不受-Xmx限制,但受系统资源和-XX:MaxDirectMemorySize约束(默认等于-Xmx)。超出限制会抛OutOfMemoryError: Direct buffer memory。
- 分配过程不触发GC,但会检查Direct内存使用量是否超限
- 每次分配都会更新全局计数器
Bits.reservedMemory,用于限流判断 - 底层返回的是一个long型地址(address),JVM用它构造DirectByteBuffer对象并维护其内存视图
Direct Memory如何回收
DirectByteBuffer对象本身在堆中,会被常规GC回收;真正释放堆外内存,依赖其内部关联的Cleaner。这个Cleaner继承自虚引用(PhantomReference),注册到ReferenceQueue中。当GC发现DirectByteBuffer不可达时,会把对应Cleaner加入队列,随后由Reference Handler线程调用其clean()方法,最终执行Unsafe.freeMemory(address)。
- 回收不是即时的:取决于GC时机、Reference Handler线程调度,可能有延迟
- 如果DirectByteBuffer长期被强引用(如缓存未及时clear),堆外内存无法释放,易导致OOM
- 可手动调用
buffer.cleaner().clean()强制触发(不推荐,存在竞态且非public API)
常见问题与规避建议
生产环境中Direct Memory泄漏往往表现为堆内存充足但频繁报Direct buffer OOM,或top显示进程RSS持续上涨。根本原因多为DirectByteBuffer未及时脱离作用域,或被意外持有(如Netty的PooledByteBuf未释放、线程局部缓存未清理)。
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- 避免长期持有DirectByteBuffer,尤其在线程池或静态容器中
- 使用Netty等框架时,严格遵循
release()规范;自定义NIO代码务必显式调用buffer.clear()或置null - 监控可用加JVM参数:
-XX:+PrintGCDetails -XX:+PrintReferenceGC,观察Cleaner处理情况 - 必要时设置合理上限:
-XX:MaxDirectMemorySize=2g,防止无节制占用
基本上就这些。Direct Memory不是“不用管”的内存,而是换了一种方式管理——靠GC间接驱动、靠Cleaner兜底释放。理解它,才能避开堆外内存的坑。










