☕【Java深层系列】「并发编程系列」深入分析和研究MappedByteBuffer的实现原理和开发指南 (3)

MappedByteBuffer的get方法最终通过DirectByteBuffer.get方法实现的。

public byte get() { return ((unsafe.getByte(ix(nextGetIndex())))); } public byte get(int i) { return ((unsafe.getByte(ix(checkIndex(i))))); } private long ix(int i) { return address + (i << 0); }

map0()函数返回一个地址address,这样就无需调用read或write方法对文件进行读写,通过address就能够操作文件。底层采用unsafe.getByte方法,通过(address + 偏移量)获取指定内存的数据。

第一次访问address所指向的内存区域,导致缺页中断,中断响应函数会在交换区中查找相对应的页面,如果找不到(也就是该文件从来没有被读入内存的情况),则从硬盘上将文件指定页读取到物理内存中(非jvm堆内存)。

如果在拷贝数据时,发现物理内存不够用,则会通过虚拟内存机制(swap)将暂时不用的物理页面交换到硬盘的虚拟内存中。

性能分析

从代码层面上看,从硬盘上将文件读入内存,都要经过文件系统进行数据拷贝,并且数据拷贝操作是由文件系统和硬件驱动实现的,理论上来说,拷贝数据的效率是一样的。

通过内存映射的方法访问硬盘上的文件,效率要比read和write系统调用高

read()是系统调用,首先将文件从硬盘拷贝到内核空间的一个缓冲区,再将这些数据拷贝到用户空间,实际上进行了两次数据拷贝;

map()也是系统调用,但没有进行数据拷贝,当缺页中断发生时,直接将文件从硬盘拷贝到用户空间,只进行了一次数据拷贝。

采用内存映射的读写效率要比传统的read/write性能高。

采用RandomAccessFile构建相关的MappedByteBuffer

通过MappedByteBuffer读取文件

public class MappedByteBufferTest { public static void main(String[] args) { File file = new File("D://data.txt"); long len = file.length(); byte[] ds = new byte[(int) len]; try { MappedByteBuffer mappedByteBuffer = new RandomAccessFile(file, "r") .getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, len); for (int offset = 0; offset < len; offset++) { byte b = mappedByteBuffer.get(); ds[offset] = b; } Scanner scan = new Scanner(new ByteArrayInputStream(ds)).useDelimiter(" "); while (scan.hasNext()) { System.out.print(scan.next() + " "); } } catch (IOException e) {} } } 总结

MappedByteBuffer使用虚拟内存,因此分配(map)的内存大小不受JVM的-Xmx参数限制,但是也是有大小限制的。
如果当文件超出1.5G限制时,可以通过position参数重新map文件后面的内容。
MappedByteBuffer在处理大文件时的确性能很高,但也存在一些问题,如内存占用、文件关闭不确定,被其打开的文件只有在垃圾回收的才会被关闭,而且这个时间点是不确定的。

javadoc中也提到:A mapped byte buffer and the file mapping that it represents remain valid until the buffer itself is garbage-collected.*

参考资料

https://blog.csdn.net/qq_41969879/article/details/81629469

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