辛星2018年nio教程第四篇:ByteBuffer的加速技术

先打个小广告，关注辛星教程，我的微信号xinxing0913，该项目源码所在的github地址: https://github.com/xinxing0913/xinxing-nio-guide。

在nio里面，我们的主要操作对象就是文件和网络，第四篇内容还是会介绍文件操作，从第五篇开始我们将重心放在网络部分。可能很多童鞋在日常工作中主要是操作数据库和缓存，并不怎么操作文件，所以可能对文件的处理不太感兴趣。但是不得不说，文件的处理仍然在基础架构中扮演者非常重要的角色，如果我们要做文件存储服务，或者日志分析，或者文件的加密解密转码等操作时，都离不开对文件的处理。

随着人们对文件处理性能的需要，也催生出了很多加速io的技术，内存映射就是其中的一种技术，在linux下有C或者C++编程经验的朋友们，应该会知道有mmap()、munmap()等一系列的操作，它可以把页面映射到进程的地址空间，从而提升io操作的性能。

对于底层原理，这里不进行展开，感兴趣的朋友们可以查阅相关文档，这里我们重点还是聚焦在应用层面。对于这种技术，Java提供了自己的封装，也就是我们今天要介绍的MappedByteBuffer。

对于它的获取，我们可以从FileChannel的map()方法中获取，它需要三个参数，分别是:

• mode，也就是映射模式，我们有三种模式可选，分别是FileChannel.MapMode.READ_ONLY(即只读模式)、FileChannel.MapMode.READ_WRITE(即读写模式)、FileChannel.MapMode.PRIVATE(即私有模式)。
• position，即从channel开始映射的起始位置，单位是字节数。
• size，即映射的字节数。

由于面向对象的封装特性，所以我们可以使用MappedByteBuffer来进行文件的拷贝吧，这里我选择拷贝一个pdf文件，大小大约是37MB，我们代码内容如下:

package com.mengzhidu.nio.demo;

import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

/**
 * 通过MappedByteBuffer来读取文件
 * 我们这里读取的文件相对较大一些，大约是37MB
 * 这里朋友们在进行测试的时候，需要修改对应的文件为自己的文件
 */
public class Demo6 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        String readPath = "/Users/xinguimeng/file/test.pdf";
        String writePath = "/Users/xinguimeng/file/test2.pdf";
        FileChannel readChannel = new RandomAccessFile(readPath, "r").getChannel();
        FileChannel writeChannel = new RandomAccessFile(writePath, "rw").getChannel();

        // 我们这里每次复制2MB
        long length = 2097152;
        // 剩余大小的初始值为文件大小
        long remain = readChannel.size();
        while (remain > 0) {
            // 如果不足2MB，则使用剩下的字节大小
            if (remain < length) {
                length = remain;
            }
            System.out.println("还剩字节大小:" + remain);
            // 获取内存映射的缓冲区
            MappedByteBuffer buffer = readChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, readChannel.position(), length);
            // 把数据写入缓冲区
            writeChannel.write(buffer);
            // 重新设置position的位置
            readChannel.position(readChannel.position() + length);
            // 重新设置remain的大小
            remain =readChannel.size() -  readChannel.position();
        }
        System.out.println("文件复制完成");
        // 关闭读写通道
        readChannel.close();
        writeChannel.close();
    }
}

在执行上述代码后，我们就会看到如下执行结果:

还剩字节大小:47030003
还剩字节大小:44932851
还剩字节大小:42835699
还剩字节大小:40738547
... 省略一些中间数据...
还剩字节大小:7184115
还剩字节大小:5086963
还剩字节大小:2989811
还剩字节大小:892659
文件复制完成

在拷贝完成后，我们可以打开我们的pdf，发现是没有问题的，至此，我们用内存映射的方式来拷贝文件完毕。

关于缓冲区的加速技术，另一个经常拿来做对比的就是HeapByteBuffer和DirectByteBuffer，一个是在堆上分配内存，一个是在堆外分配内存。虽然出于性能的考虑，在堆外分配内存确实会提升性能，但是使用不当会造成很难处理的bug，因此jdk并没有直接把这两个类作成public的，而是包级别的，jdk官方并不想让我们太依赖它们。不过我们在创建缓冲区的时候，我们可以使用ByteBuffer.allocateDirect()方法来分配堆外内存，不过我们之前一直都是使用的ByteBuffer.allocate()方法来分配的堆内内存。