本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。
MappedByteBuffer是ByteBuffer的子类。 以前我们操作大文件都是用BufferedInputStream、BufferedOutputStream等带缓冲的IO流处理。 现在我们讲一下java nio中一种基于MappedByteBuffer操作大文件的方式，读写性能极高。
在讲之前我们先了解一点关于内存的知识： 物理内存: 就是内存条的内存空间。 虛拟内存: 是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存(一个连续完整的地址空间)，而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片,还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上,在需要时进行数据交换。目前，大多数操作系统都使用了虚拟内存,如 Windows家族的“虚拟内存”; Linux的“交换空间”等。
MappedByteBuffer采用direct buffer的方式读写文件内容,这种方式就是内存映射。这种方式直接调用系统底层的缓存,没有JVM和系统之间的复制操作，所以效率非常高。主要用于操作大文件。
下面我们开始说是如何使用： MappedByteBuffer没有构造函数(不可new MappedByteBuffer ( )来构造一个MappedByteBuffer( )，我们需要借助FileChannel提供的map方法把文件映射为MappedByteBuffer-->MappedByteBuffer map(int mode, long position, long size)；其实就是Map把文件的内容被映像到计算机虚拟内存的一块区域，这样就可以直接操作内存当中的数据而无需操作的时候每次都通过IO去物理硬盘读取文件，所以效率高。
参数 int mode的三种写法： 1、MapMode. READ_ ONLY(只读) 2、MapMode. READ_WRITE(读/写) 3、MapMode PRIVATE long position和 long size：把文件的从position开始的size大小的区域映射为内存映像文件。
MappedByteBuffer比 ByteBuffer多的三个方法： 1、fore( )缓冲区是READ_WRITE模式下，此方法对缓冲区内容的修改强行写入文件 2、load( )将缓冲区的内容载入内存,并返回该缓冲区的引用 3、isloaded( )如果缓冲区的内容在物理内存中，则返回真，否则返回假。
如果只需要读时可以使用FileInputStream，写映射文件时一定要使用随机( RandomAccessFile)访问文件。
下面的基本使用，创建了一个128Mb的文件，如果一次性读到内存可能导致内存溢出，这里访问好像只是一瞬间的事，这是因为真正调入内存的只是其中的一小部分，其余部分则被放在交换文件上。这样你就很方便地修改超大型的文件了(最大可以到2GB，基本上超过1.5G就可以考恵使用分块操作了)。Java是调用操作系统的“文件映射机制(file- mapping facility)”来提升性能的。如果是操作小文件，就用基本的O就可以了( FileInputStream，FileOutputStream)。
MappedByteBuffer的基本使用:
public class MappedByteBuffer基本应用 { static int length = 0x8000000; // 128 Mb 一个bit占1B，0x8000000换成十进制为：134217728 public static void main(String[] args) throws Exception { // 为了以可读可写的方式打开文件，我们使用RandomAccessFile来创建文件 FileChannel fc = new RandomAccessFile("D:/TEST/test3.txt", "rw").getChannel(); //文件通道的可读可写要建立在文件流本身可读写的基础之上 MappedByteBuffer mbb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, length); //写128M的内容*（a） for (int i = 0; i < length; i++) { mbb.put((byte) 'a'); } System.out.println("writing end"); //读取文件中间20个字节内容 for (int i = length / 2; i < length / 2 + 20; i++) { System.out.print((char) mbb.get(i)); } fc.close(); } }
MappedByteBuffer与io效率对比:
package com.itheima.springboot_day01_2;
import java.io.*; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.MappedByteBuffer; import java.nio.channels.FileChannel;
/**
-
测试MappedByte和lO的效率对比 */ public class MappedByteBuffer与io效率对比 { static int length = 0x8000000; // 128 Mb 一个bit占1B，0x8000000换成十进制为：134217728
public static void main(String[] args) throws Exception { long start = System.currentTimeMillis(); // 调用普通io testIO(); // 调用MappedByteBuffer testMappedByteBuffer(); // 调用 testFileChannel() testFileChannel(); // 调用 testFileChannelByteBuffer() testFileChannelByteBuffer(); long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println("耗时=" + (end - start) + "ms"); /** * 调用 testIO()打印内容：耗时=6218ms; * 调用 testMappedByteBuffer()打印内容：耗时=2132ms * 调用 testFileChannel()打印内容：耗时=703ms * 调用 testFileChannelByteBuffer()打印内容：耗时=819ms */ }
/**
- 测试0.9G文件，IO的效率
- @throws IOException */ private static void testIO() throws IOException { File sourceFile = new File("D:/TEST/testFile0.9G文件.zip"); byte[] bytes = new byte[1024]; // 和下面方式创建byte[]效率基本一样 // byte[] bytes = new byte[(int) sourceFile.length()]; FileInputStream fis = new FileInputStream(sourceFile); FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:/TEST/0.9G文件.zip"); int len = -1; while ((len = fis.read(bytes)) != -1) { fos.write(bytes, 0, len); // 写入数据 } fis.close(); fos.close(); }
/**
- 测试0.9G文件，MappedByteBuffer的效率
- @throws IOException */ private static void testMappedByteBuffer() throws IOException { File sourceFile = new File("D:/TEST/testFile0.9G文件.zip"); // byte[] bytes = new byte[1024]; // 和下面方式创建byte[]效率基本一样 byte[] bytes = new byte[(int) sourceFile.length()]; RandomAccessFile ra_read = new RandomAccessFile(sourceFile, "r"); FileChannel fc = new RandomAccessFile("D:/TEST/0.9G文件.zip", "rw").getChannel(); MappedByteBuffer map = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, sourceFile.length()); int len = -1; while ((len = ra_read.read(bytes)) != -1) { map.put(bytes, 0, len); // 写入数据 } ra_read.close(); fc.close(); }
/**
- 测试0.9G文件，FileChannel的效率
- @throws IOException */ private static void testFileChannel() throws IOException { File sourceFile = new File("D:/TEST/testFile0.9G文件.zip"); FileInputStream fis = new FileInputStream(sourceFile); FileChannel fisChannel = fis.getChannel(); FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:/TEST/0.9G文件.zip"); FileChannel fosChannel = fos.getChannel(); fisChannel.transferTo(0, fisChannel.size(), fosChannel); fis.close(); fos.close(); }
/**
- 测试0.9G文件，FileChannel的效率
- @throws IOException */ private static void testFileChannelByteBuffer() throws IOException { try (FileChannel from = new FileInputStream("D:/TEST/testFile0.9G文件.zip").getChannel(); FileChannel to = new FileOutputStream("D:/TEST/0.9G文件.zip").getChannel(); ) { ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocateDirect(1024 * 1024); while (true) { int len = from.read(bb); if (len == -1) { break; } bb.flip(); // 调用flip之后，读写指针指到缓存头部 to.write(bb); bb.clear(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }
} }
调用 testIO( )打印内容：耗时=6218ms; 调用 testMappedByteBuffer( )打印内容：耗时=2132ms 总结:利用 FileChannel获取MappedByteBuffer操作大文件效率明显高于普通IO流。文件过大时会报错( Exception in threadmainjava. lang Negative Array Size Exception)，遇到报错就要做文件分片、分块了。
注意：要先分块才能使用MappedByteBuffer写操作。MappedByteBuffer其实就是文件映射，不能把一个大文件用MappedByteBuffer进行分块。
