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Java nio入门教程详解(八)

2.4.2 直接缓冲区字节缓冲区跟其他缓冲区类型最明显的不同在于,它们可以成为通道所执行的 I/O 的源头和/或目标。如果您向前跳到第三章(喂!喂!),您会发现通道只接收 ByteBuffer作为参数。

如我们在第一章中所看到的那样,操作系统的在内存区域中进行 I/O 操作。这些内存区域,就操作系统方面而言,是相连的字节序列。于是,毫无疑问,只有字节缓冲区有资格参与I/O 操作。也请回想一下操作系统会直接存取进程——在本例中是 JVM 进程的内存空间,以传输数据。这也意味着 I/O 操作的目标内存区域必须是连续的字节序列。在 JVM 中,字节数组可能不会在内存中连续存储,或者无用存储单元收集可能随时对其进行移动。在 Java 中,数组是对象,而数据存储在对象中的方式在不同的 JVM 实现中都各有不同。

出于这一原因,引入了直接缓冲区的概念。直接缓冲区被用于与通道和固有 I/O 例程交互。它们通过使用固有代码来告知操作系统直接释放或填充内存区域,对用于通道直接或原始存取的内存区域中的字节元素的存储尽了最大的努力。

直接字节缓冲区通常是 I/O 操作最好的选择。在设计方面,它们支持JVM可用的最高效I/O 机制。非直接字节缓冲区可以被传递给通道,但是这样可能导致性能损耗。通常非直接缓冲不可能成为一个本地 I/O 操作的目标。如果您向一个通道中传递一个非直接ByteBuffer对象用于写入,通道可能会在每次调用中隐含地进行下面的操作:

  1. 创建一个临时的直接ByteBuffer对象。
  2. 将非直接缓冲区的内容复制到临时缓冲中。
  3. 使用临时缓冲区执行低层次 I/O 操作。
  4. 临时缓冲区对象离开作用域,并最终成为被回收的无用数据。

这可能导致缓冲区在每个I/O上复制并产生大量对象,而这种事都是我们极力避免的。不过,依靠工具,事情可以不这么糟糕。运行时间可能会缓存并重新使用直接缓冲区或者执行其他一些聪明的技巧来提高吞吐量。如果您仅仅为一次使用而创建了一个缓冲区,区别并不是很明显。另一方面,如果您将在一段高性能脚本中重复使用缓冲区,分配直接缓冲区并重新使用它们会使您游刃有余。

直接缓冲区时I/O的最佳选择,但可能比创建非直接缓冲区要花费更高的成本。直接缓冲区使用的内存是通过调用本地操作系统方面的代码分配的,绕过了标准 JVM 堆栈。建立和销毁直接缓冲区会明显比具有堆栈的缓冲区更加破费,这取决于主操作系统以及 JVM 实现。直接缓冲区的内存区域不受无用存储单元收集支配,因为它们位于标准JVM堆栈之外。

使用直接缓冲区或非直接缓冲区的性能权衡会因JVM,操作系统,以及代码设计而产生巨大差异。通过分配堆栈外的内存,您可以使您的应用程序依赖于JVM未涉及的其它力量。当加入其他的移动部分时,确定您正在达到想要的效果。我以一条旧的软件行业格言建议您:先使其工作,再加快其运行。不要一开始就过多担心优化问题;首先要注重正确性。JVM实现可能会执行缓冲区缓存或其他的优化,这会在不需要您参与许多不必要工作的情况下为您提供所需的性能。

直接ByteBuffer是通过调用具有所需容量的ByteBuffer.allocateDirect()函数产生的,就像我们之前所涉及的allocate()函数一样。注意用一个wrap()函数所创建的被包装的缓冲区总是非直接的。

public abstract class ByteBuffer extends Buffer implements Comparable
{
// 这里仅列出部分API
public static ByteBuffer allocate (int capacity)
public static ByteBuffer allocateDirect (int capacity)
public abstract boolean isDirect();
}

所有的缓冲区都提供了一个叫做isDirect()boolean函数,来测试特定缓冲区是否为直接缓冲区。虽然ByteBuffer是唯一可以被直接分配的类型,但如果基础缓冲区是一个直接ByteBuffer,对于非字节视图缓冲区,isDirect()可以是true。这将我们带到了……

Java nio入门教程详解(九)

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