Интерфейс Arena

Арена имеет область — область арены. Все сегменты, выделенные арендой, связаны с областью арены. Таким образом, арена определяет временные границы всех сегментов памяти, выделенных ею.

Кроме того, арена также определяет, должен ли доступ к сегментам памяти, выделенным ей, быть ограничен определенными потоками. Арена является SegmentAllocator и имеет несколько методов выделения, которые могут быть использованы клиентами для получения нативных сегментов.

Наиболее простой арендой является глобальная арена. Глобальная арена характеризуется неограниченным сроком жизни. Областью глобальной арены является глобальная область. Таким образом, нативные сегменты, выделенные с помощью глобальной арены, всегда доступны, и их области памяти никогда не освобождаются. Более того, к сегментам памяти, выделенным с помощью глобальной арены, можно обратиться 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, управляемым автоматически сборщиком мусора. Областью автоматической арены является автоматическая область. Таким образом, области памяти, поддерживающие сегменты памяти, выделенные с помощью автоматической арены, освобождаются в некоторый неопределенный момент после того, как автоматическая арена (и все выделенные ею сегменты) станет 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 момент освобождения областей памяти, поддерживающих сегменты памяти. Для этого предназначены два типа арен — ограниченные и совместные арены. Они оба имеют ограниченный срок жизни, который управляется вручную. Например, когда ограниченная арена закрывается успешно, ее область становится недоступной. В результате все сегменты памяти, выделенные арендой, больше недоступны, а их области памяти освобождаются:

 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	Явно закрываемая	Доступна 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 можно получить доступ из нескольких потоков, или если арена может быть закрыта потоком, отличным от потока доступа, обеспечение корректности намного сложнее. Например, к сегменту, выделенному с помощью арены, можно получить доступ в то время, как другой поток пытается одновременно закрыть арену. Чтобы обеспечить строгую гарантию временной безопасности, не заставляя каждого клиента, даже самого простого, нести производительные издержки, арены делятся на ограниченные потоками арены и совместные арены.

Ограниченные арены поддерживают строгие гарантии ограничения потоков. При создании им назначается владеющий поток, обычно поток, который инициировал операцию создания. К сегментам, созданным ограниченной арендой, можно получить доступ только из владеющего потока. Кроме того, любая попытка закрыть ограниченную арену из потока, отличного от владеющего, завершится ошибкой WrongThreadException.

У арен совместно используемого доступа нет владельца потока. К сегментам, созданным арендой совместно используемого доступа, может получить доступ любой поток. Это может быть полезно, когда нескольким потокам необходимо одновременно получить доступ к одному и тому же 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.allocateFrom(JAVA_INT, 1, 2, 3, 4, 5);
        ...
    }
} // all memory allocated is released here