深入解析NativeHeap

一、什麼是NativeHeap

NativeHeap指的是進程的堆內存，也稱為native堆。通常Java的堆內存只是託管了Java對象，而native堆則存放了其他非Java對象，如C/C++代碼中使用的數據結構、OpenGL創建的紋理、音頻數據等。NativeHeap被設計成與Java堆內存分離，因此可以獲得更細粒度的內存控制和更快的內存訪問速度。

NativeHeap由libnativehelper.so、libart.so或者libartd.so等動態鏈接庫通過mmap調用底層mmap系統調用分配，與Java heap 內存完全分離。 但是由於NativeHeap內存溢出很難排查，因此建議及時釋放。

二、為什麼需要NativeHeap？

Java虛擬機（JVM）一般採用Judy數組或者跳錶來實現堆內存的管理。但是，這些內存管理方式均面臨著較大的片段化問題。而NativeHeap具有更細粒度的內存控制，如Java volatile讀寫，fix it value，JNI保證界面信息同步等操作都需要在NativeHeap完成，有別於堆物理塊的劃分，使得NativeHeap能夠直接讀寫內存，所以在有些場景中使用NativeHeap就顯得尤為重要。

同時，NativeHeap還可以用來存儲包含OpenGL紋理等非Java對象，與堆內存區分開來，做到更加精細化的內存管理。

三、如何使用NativeHeap

Java中原生庫的創建，通常是通過JNI進行實現的。對於NativeHeap，建議使用ByteBuffer類進行Native堆內存分配。

/**
 * 在NativeHeap上分配空間
 */
public static native ByteBuffer nativeAllocate(int capacity);

/**
 * 釋放NativeHeap內存
 */
public static native void nativeFree(ByteBuffer buffer);

以上函數均由native層實現，其中nativeAllocate函數負責分配原生內存並返回ByteBuffer對象，nativeFree函數用於手動釋放該對象的內存空間。

四、NativeHeap存在的問題

由於NativeHeap和Java Heap的完全隔離，內存管理也就顯得更加複雜，不良使用會導致諸多問題，如：

1. 內存泄漏

由於Native內存無法像Java內存管理那樣進行垃圾回收，一旦程序中存在內存泄漏，NativeHeap中的對象就無法回收，這也是很多程序會出現OOM的原因。

2. 內存溢出

與Java內存針對性分配不同，NativeHeap的內存大小容易導致OOM問題。可通過釋放不再使用的內存來解決該問題。另外，NativeHeap使用時，應當優先考慮內存申請的大小和釋放的時機（如onDestroy），以保證使用的同時不浪費內存。

3. 安全性問題

NativeHeap容易面臨未定義的C/C++行為的威脅。此類錯誤通常只是在調試時才可發現，如果無法調試，問題將很難解決。

四、小結

本文詳細介紹了NativeHeap，包括其概念、優點、使用和存在的問題。初學者可以從以上內容了解NativeHeap的基本知識，並能夠使用ByteBuffer類進行內存分配和釋放。但在使用過程中應注意內存泄漏、內存溢出和安全性等問題，以保證程序正常運行。