Интерфейс Arena

Арена имеет объект области видимости^{ПРЕДПРОСМОТР} — область видимости арены. Все сегменты, выделенные в арене, связаны с областью видимости арены. Таким образом, арена определяет временные границы всех сегментов памяти, выделенных ей.

Кроме того, арена также определяет, должен ли доступ к сегментам памяти, выделенным в ней, быть ограничен^{ПРЕДПРОСМОТР} определёнными потоками. Арена является SegmentAllocator^{ПРЕДПРОСМОТР} и имеет несколько методов выделения, которые могут быть использованы клиентами для получения системных сегментов.

Самой простой арендой является глобальная арена. Глобальная арена имеет неограниченный срок жизни. Таким образом, системные сегменты, выделенные с помощью глобальной арены, всегда доступны, а их подлежащие области памяти никогда не освобождаются. Кроме того, к сегментам памяти, выделенным с помощью глобальной арены, можно обратиться^{ПРЕДПРОСМОТР} из любого потока.

 MemorySegment segment = Arena.global().allocate(100, 1);
 ...
 // segment is never deallocated!

В качестве альтернативы, клиенты могут получить автоматическую арену, которая является арендой с ограниченным сроком жизни, который управляется сборщиком мусора автоматически. Таким образом, области памяти, лежащие в основе сегментов памяти, выделенных с помощью автоматической арены, освобождаются в какой-то момент после того, как автоматическая арена (и все выделенные ею сегменты) становится недоступной, как показано ниже:

 MemorySegment segment = Arena.ofAuto().allocate(100, 1);
 ...
 segment = null; // the segment region becomes available for deallocation after this point

Вместо того, чтобы оставлять освобождение памяти в руках среды выполнения Java, клиенты часто захотят контролировать время освобождения областей памяти, лежащих в основе сегментов памяти. Это поддерживается двумя типами арен: ограниченной и совместной арен. Оба они имеют ограниченный срок жизни, который управляется вручную. Например, срок жизни ограниченной арены начинается при создании ограниченной арены и заканчивается при её закрытии. В результате, области памяти, лежащие в основе сегментов памяти, выделенных с помощью ограниченной арены, освобождаются при закрытии ограниченной арены. Когда это происходит, все сегменты, выделенные с помощью ограниченной арены, становятся недоступными, и последующие операции доступа к этим сегментам завершатся ошибкой IllegalStateException:

 MemorySegment segment = null;
 try (Arena arena = Arena.ofConfined()) {
     segment = arena.allocate(100);
     ...
 } // segment region deallocated here
 segment.get(ValueLayout.JAVA_BYTE, 0); // throws IllegalStateException

Характеристики различных арен суммированы в следующей таблице:

Характеристики арен

Тип	Ограниченный срок жизни	Возможность явного закрытия	Доступ из нескольких потоков
Глобальная	Нет	Нет	Да
Автоматическая	Да	Нет	Да
Ограниченная	Да	Да	Нет
Совместная	Да	Да	Да

Безопасность и ограничение по потокам

И наоборот, если арена выделяет сегменты, к которым могут обращаться несколько потоков, или если арена может быть закрыта потоком, отличным от потока доступа, то обеспечение корректности намного сложнее. Например, к сегменту, выделенному арендой, может быть обращено одновременно с попыткой другого потока закрыть арену. Чтобы обеспечить сильную временную гарантию безопасности без принудительного введения накладных расходов для каждого клиента, даже простых, арены делятся на ограниченные по потокам арены и совместные арены.

Ограниченные арены обеспечивают строгие гарантии ограничения доступа по потокам. При создании им назначается владеющий поток, обычно поток, который инициировал операцию создания. К сегментам, созданным ограниченной арендой, может обращаться только владеющий поток^{ПРЕДПРОСМОТР}. Кроме того, любая попытка закрыть ограниченную арену из потока, отличного от владеющего, завершится ошибкой WrongThreadException.

У совместных арен нет владеющего потока. К сегментам, созданным совместной арендой, может обращаться любой поток^{ПРЕДПРОСМОТР}. Это может быть полезно, когда нескольким потокам нужно одновременно обратиться к одному сегменту памяти (например, в случае параллельной обработки). Кроме того, совместную арену может закрыть любой поток.

Пользовательские арены

class SlicingArena implements Arena {
    final Arena arena = Arena.ofConfined();
    final SegmentAllocator slicingAllocator;

    SlicingArena(long size) {
        slicingAllocator = SegmentAllocator.slicingAllocator(arena.allocate(size));
    }

    public MemorySegment allocate(long byteSize, long byteAlignment) {
        return slicingAllocator.allocate(byteSize, byteAlignment);
    }

    public MemorySegment.Scope scope() {
        return arena.scope();
    }

    public void close() {
        arena.close();
    }

}

try (Arena slicingArena = new SlicingArena(1000)) {
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        MemorySegment s = slicingArena.allocateArray(JAVA_INT, 1, 2, 3, 4, 5);
        ...
    }
} // all memory allocated is released here