徐无忌深入JVM虚拟机笔记：什么是堆外内存？什么情况会发生堆外内存溢出或泄露？
完成：第一遍
1.什么是堆内内存？
一：一般情况下，一个新的对象创建在JVM内的堆上，并为其分配内存空间。堆空间由JVM垃圾回收器管理，称为堆内内存（on-heap memory）
二：虚拟机会定期对垃圾内存进行回收，有时会进行一次彻底的回收Full GC
三：彻底回收时，垃圾收集器会对所有分配的堆内内存进行完整的扫描，这意味一次垃圾收集对Java 应用造成的影响STW，跟堆的大小是成正比的，过大的堆会影响 Java 应用的性能
2.什么叫堆外内存？
一：和堆内内存相对应，堆外内存就是把内存对象分配在Java虚拟机的堆以外的内存，这些内存直接受操作系统管理，而不是虚拟机
二：这样能够维护一个较小的堆，在一定程度上减少垃圾回收对应用程序造成的影响，堆外内存也被称为直接内存
三：可以使用NIO包下的DirectByteBuffer进行堆外内存的管理和使用，它会在对象创建的时候就分配堆外内存
3.堆外内存优点有哪两个？
优点一：保持一个较小的堆内内存，可以减少了垃圾收集对应用的影响
优点二：在使用缓存时，需要消耗一些内存空间来提升速度，使用堆内内存会给虚拟机带来GC压力，使用硬盘或者分布式缓存redis的响应时间会比较长，这时候堆外缓存(比如ohs框架)会是一个比较好的选择
优点三：堆内内存由JVM管理，属于用户态
而堆外内存由操作系统管理，属于内核态
内核态（Kernel Mode）：运行操作系统程序
用户态（User Mode）：运行用户程序
优点四：堆外内存进行IO操作效率更高
如果从堆内向磁盘写数据时，
阶段一：数据会被先复制到堆外内存，即内核缓冲区，
阶段二：然后再由操作系统写入磁盘
使用堆外内存，直接写入到磁盘中，提升了效率，比如零拷贝技术
4.堆外内存的缺点有哪两个？
缺点一：堆外内存的缺点就是内存难以控制
缺点二：使用了堆外内存就间接失去了JVM管理内存的可行性，改由自己来管理，当发生堆外内存溢出时排查起来非常困难
5.为什么会出现堆外内存泄漏？
操作系统对每个进程能管理的内存都是有限制的，对于32位系统而言，Linux最大接近4G，Windows大概2G，如果堆内实际内存1.6G，那留给堆外内存的大小也就0.4G
堆外内存不会像新生代和老年代那样，发现空间不足就通知收集器进行回收，比如老年代内存利用率到92%
它只能等待老年代满了后触发Full GC，然后JVM会“顺便地”清理堆外内存中废弃的对象
在极端情况下，如果JVM一直没有执行Full GC的话， 堆外内存也一直得不到释放
6.如何显式对堆外内存进行清理？
需要一种机制能够主动对它进行清理，需要显示的调用System.gc()
但假如打开了 -XX:+DisableExplicitGC 开关，禁止显示调用System.gc()
假如堆外内存空间已经满了，虽然肯堆中还有很多空闲的内存，堆外内存也不得不抛出内存溢出异常
7.堆外内存回收的整个过程是什么样子？
步骤一：JVM在堆内只保存堆外内存的引用，用DirectByteBuffer对象来表示
步骤二：每个DirectByteBuffer对象在初始化时，都会创建一个对应的Cleaner对象
步骤三：当DirectByteBuffer对象在某次GC中被回收，只有Cleaner对象知道堆外内存的地址
步骤四：当下一次GC执行时，Cleaner对象会触发自身clean方法清理对应的堆外内存
步骤五：Cleaner对象在下次GC时被回收
