Java Academy · Lektion

MemorySegment og Arena

Allokér off-heap-hukommelse

Lektion 2 af 413 trin

MemorySegment og Arena er en gratis Java Academy-lektion på CoddyKit. Dette er lektion 2 af 4. Du kan læse hele lektionen gratis nedenfor — og derefter øve dig praktisk i browseren med en indbygget kodeeditor og en AI-vejleder, der er tilgængelig døgnet rundt. Den er en del af læringsforløbet i Java Academy, og dine fremskridt synkroniseres på tværs af nettet og CoddyKit-appen. Java Academy-kurset indeholder 4 lektioner i alt.

Hukommelse uden for heapen

FFM modellerer native hukommelse uden for heapen med to centrale typer: MemorySegment repræsenterer et sammenhængende hukommelsesområde, og Arena styrer dets levetid.

Tilsammen erstatter de fortidens usikre, manuelle bufferhåndtering.

Hvad er en MemorySegment

En MemorySegment er et typet vindue over en hukommelsesblok. Det kender sin størrelse og sin levetid, og al adgang grænsekontrolleres.

Segmenter kan ligge uden for heapen (native) eller omslutte en tabel på heapen.

Hvad er en Arena

En Arena allokerer segmenter og bestemmer, hvornår de frigives. Når arenaen lukkes, bliver alle dens segmenter ugyldige i ét deterministisk trin.

Arena.ofConfined(): én tråd, eksplicit lukning
Arena.ofShared(): adgang fra flere tråde
Arena.global(): frigives aldrig
Arena.ofAuto(): frigives af GC

Allokering af et segment

En afgrænset arena i try-with-resources er det typiske mønster. Alloker bytes, brug dem, og lukningen frigiver alt.

import java.lang.foreign.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
            MemorySegment seg = arena.allocate(16);
            System.out.println("Allocated bytes: " + seg.byteSize());
        }
        System.out.println("Arena closed, memory freed");
    }
}

Skrivning og læsning

Du læser og skriver gennem typede adgangsmetoder, der tager et ValueLayout og en forskydning. Det holder adgangen typesikker og korrekt justeret.

import java.lang.foreign.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
            MemorySegment seg = arena.allocate(ValueLayout.JAVA_INT);
            seg.set(ValueLayout.JAVA_INT, 0, 42);
            int value = seg.get(ValueLayout.JAVA_INT, 0);
            System.out.println("Stored and read: " + value);
        }
    }
}

Allokering af typede pladser

I stedet for et råt antal bytes kan du allokere efter layout. arena.allocate(JAVA_INT) reserverer præcis nok korrekt justerede bytes til ét heltal.

Det undgår manuel størrelsesberegning.

Tabeller med værdier

Hvis du vil gemme flere elementer, skal du allokere et sekvenslayout eller angive et antal. Adgang via indeks bruger en forskydning, der beregnes ud fra elementets størrelse.

import java.lang.foreign.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
            MemorySegment ints = arena.allocate(ValueLayout.JAVA_INT, 5);
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                ints.setAtIndex(ValueLayout.JAVA_INT, i, i * 10);
            }
            System.out.println("Element 3: " + ints.getAtIndex(ValueLayout.JAVA_INT, 3));
        }
    }
}

Grænsekontrol

Læsning eller skrivning uden for et segment udløser IndexOutOfBoundsException. Adgang til et segment, efter at dets arena er lukket, udløser IllegalStateException.

Det er disse kontroller, der gør FFM-hukommelse sikker, hvor JNI ikke var det.

Trådafgrænsning

En afgrænset arena knytter sine segmenter til den tråd, der oprettede dem. Adgang fra en anden tråd udløser WrongThreadException.

Til hukommelse, der reelt skal deles, skal du bruge Arena.ofShared(), som tillader adgang fra flere tråde med en lille omkostning.

Arbejde med strenge

FFM tilbyder hjælpefunktioner til at forbinde Java-strenge med C-strenge. allocateUtf8String (nyere: allocateFrom) skriver en nultermineret streng, og getUtf8String læser en tilbage.

import java.lang.foreign.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
            MemorySegment cString = arena.allocateUtf8String("hello");
            System.out.println("Read back: " + cString.getUtf8String(0));
        }
    }
}

Valg af en Arena

Retningslinjer:

Kortlivede buffere i én tråd: ofConfined()
Delt mellem tråde: ofShared()
Levetid styret af GC: ofAuto()
Konstanter for hele processen: global()

Hurtigt tjek

Husk, hvad der bestemmer, hvornår native hukommelse frigives.

Besvar den i den interaktive lektion

Opsamling

Du har lært om håndtering af hukommelse uden for heapen:

MemorySegment: et grænsekontrolleret hukommelsesområde
Arena: styrer levetiden (afgrænset, delt, automatisk, global)
Typet adgang via ValueLayout med get/set og getAtIndex
Sikkerhed gennem grænsekontrol og trådafgrænsning

Næste emne: kald af native-funktioner med downcall-handles.

Gratis at komme i gang

Lær Java med en AI-underviser — gratis

Skriv og kør rigtig kode i din browser, få øjeblikkelig hjælp fra en AI-underviser døgnet rundt, og fortsæt, hvor du slap, på web eller i appen.

Kurser: 104
Lektioner: 374

Start gratis Se hele kurset

Ofte stillede spørgsmål

Er lektionen “MemorySegment og Arena” gratis?

Ja — hele teksten til “MemorySegment og Arena” kan læses gratis her på nettet. Hvis du vil øve dig interaktivt med en indbygget kodeeditor og en AI-vejleder døgnet rundt og få adgang til resten af Java Academy-kurset, skal du opgradere til CoddyKit PRO. Java Academy-kurset indeholder 4 lektioner i alt.

Hvad lærer jeg i “MemorySegment og Arena”?

Allokér off-heap-hukommelse Du øver dig i Java Academy med praktisk kode, som du kører direkte i browseren, og en AI-vejleder døgnet rundt besvarer dine spørgsmål, mens du arbejder dig gennem lektionen.

Skal jeg have erfaring for at begynde på Java Academy?

Der kræves ingen tidligere erfaring. Java Academy på CoddyKit er tilrettelagt for både begyndere og øvede, så du kan starte her eller fra begyndelsen og lære i dit eget tempo. Dette er lektion 2 af 4.

Hvor lang tid tager lektionen “MemorySegment og Arena”?

De fleste CoddyKit-lektioner tager cirka 5–10 minutter. Hver lektion er kort og interaktiv, så du gør løbende fremskridt og kan fortsætte, hvor du slap – på både web og app.

Kan jeg skrive og køre kode i denne Java Academy-lektion?

Ja. Alle Java Academy-lektioner har en indbygget kodeeditor, så du kan skrive og køre rigtig kode direkte i din browser og få øjeblikkelig feedback fra AI – uden lokal opsætning.

Alle lektioner i dette kursus

← Tilbage til Java Academy