學習JavaNIO-檔案記憶體映射

學習JavaNIO-檔案記憶體映射

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• Java-NIO

最近看了檔案記憶體映射。在NIO中，使用起來很方便。
檔案通過記憶體映射以後，訪問速度自然是提高了。
當然也有很多問題，現在我們來看看NIO中的記憶體對應檔。

Java代碼

1. public abstract class FileChannel extends  
2. AbstractChannel implements ByteChannel, GatheringByteChannel, ScatteringByteChannel { 
3. // This is a partial API listing 
4. public abstract MappedByteBuffer map (MapMode mode, long position,long size)  
5. public static class MapMode {  
6.     public static final MapMode READ_ONLY  
7.     public static final MapMode READ_WRITE  
8.     public static final MapMode PRIVATE  
9.     }  
10. } 

public abstract class FileChannel extends AbstractChannel implements ByteChannel, GatheringByteChannel, ScatteringByteChannel { // This is a partial API listingpublic abstract MappedByteBuffer map (MapMode mode, long position,long size) public static class MapMode { public static final MapMode READ_ONLY public static final MapMode READ_WRITE public static final MapMode PRIVATE } }

記憶體對應檔，是通過一個FileChannel來完成的，返回的MappedByteBuffer，也是一種ByteBuffer。這裡有三種映射模式。主要針對這三種映射模式的差異說說。

根據map函數，我們得知，我們可以映射部分檔案，也可以全部映射。
如果請求的大小，size超出檔案，那麼檔案會相應的增長以對應映射。如果是Integer.MAX_VALUE,那麼檔案就會達到2.1GB
當然，如果你請求的只是一個唯讀檔案，而你的size超出檔案大小，那麼就會拋出IOException。
對於 MapMode的前兩種，READ_ONLY和READ_WRITE來說，都很好理解。要注意的而是，如果在一個唯讀檔案上使用READ_WRITE，是要拋出NonWritableChannelException異常的。
MapMode.PRIVATE模式很有意思，稱為“寫時拷貝”（copy-on-write）的映射。這是作業系統中常用的技術。比如建立一個子進程時，子進程共用父進程的地址空間，當子進程修改空間的時候，才會拷貝要修改的部分。對於PRIVATE模式來說，只有使用put函數的時候，才會去拷貝。可能拷貝某一頁或者幾頁。假設此時有其他的映射，是看不到本次put後的改變的。也就是說，私人的。

注意，沒有unmap函數，也就是說，一旦map成功，那麼即使FileChannel被關閉，映射依然存在，只有映射對應的MappedByteBuffer記憶體被回收，映射才算取消。

MappedByteBuffer直接反應磁碟檔案，如果磁碟檔案結構或大小改變，那麼可能就無法訪問檔案。
MappedByteBuffer 直接記憶體存取，並不佔用虛擬機器記憶體。
MappedByteBuffer 也是ByteBuffer，所以可以用於SocketChannel之類的通道讀寫。
對於MappedByteBuffer還有幾個函數可以介紹下。Java代碼

1. public abstract class MappedByteBuffer extends ByteBuffer {  
2. // This is a partial API listing  
3. public final MappedByteBuffer load( )  
4. public final boolean isLoaded( )  
5. public final MappedByteBuffer force( )  
6. } 

public abstract class MappedByteBuffer extends ByteBuffer { // This is a partial API listing public final MappedByteBuffer load( ) public final boolean isLoaded( ) public final MappedByteBuffer force( ) }

load函數用於從磁碟檔案載入到記憶體。這個操作將會引起大量系統調用。慎用。一旦載入完成，再次訪問檔案，就和訪問記憶體一樣快。但是，這些都起決於作業系統底層調用。

isLoaded函數是用來判斷檔案是否完全載入到記憶體。

force則是強制同步記憶體檔案到磁碟。也就是把MappedByteBuffer中的更改應用到磁碟中。這裡包括了檔案的中繼資料（最近一次訪問，作者，建立時間等）。當然，如果是READ_ONLY或者PRIVATE模式，則不起作用。

下面這個例子，使用記憶體對應檔，產生一個HTTP應答格式的檔案。我們來看看這個例子：Java代碼

1. package shaoxin.nio; 
2.  
3. import java.io.FileInputStream; 
4. import java.io.FileOutputStream; 
5. import java.io.IOException; 
6. import java.net.URLConnection; 
7. import java.nio.ByteBuffer; 
8. import java.nio.MappedByteBuffer; 
9. import java.nio.channels.FileChannel; 
10. import java.nio.channels.FileChannel.MapMode; 
11.  
12. /***
13. * Dummy HTTP server using MappedByteBuffer.
14. * Given a filename on the command line, pretend to be
15. * a web server and generate an HTTP response containing
16. * the file content preceded by appropriate headers The
17. * data is send with a gathering write.
18. *
19. * @author Ron Hitchens (ron@ronsoft.com)
20. *
21. */ 
22. public class MappedHttp { 
23.     private static final String OUTPUT_FILE="MappedHttp.out"; 
24.     private static final String LINE_SEP = "\r\n"; 
25.     private static final String SERVER_ID = "Server: Ronsoft Dummy Server"; 
26.     private static final String HTTP_HDR =  
27.         "HTTP/1.0 200 OK" + LINE_SEP + SERVER_ID + LINE_SEP; 
28.     private static final String HTTP_404_HDR =  
29.         "HTTP/1.0 404 Not Found" + LINE_SEP + SERVER_ID + LINE_SEP; 
30.     private static final String MSG_404 = "Cound not open file: "; 
31.     public static void main(String[] args) throws Exception{ 
32.         if(args.length < 1){ 
33.             System.err.println("Usage:filename"); 
34.             return; 
35.         } 
36.          
37.         String file = args[0]; 
38.         ByteBuffer header = ByteBuffer.wrap(bytes(HTTP_HDR)); 
39.         ByteBuffer dynhdrs = ByteBuffer.allocate(128); 
40.         ByteBuffer[] gather = {header,dynhdrs,null}; 
41.         String contentType = "unknown/unknown"; 
42.         long contentLength = -1; 
43.         try{ 
44.             FileInputStream fis = new FileInputStream(file); 
45.             FileChannel fc = fis.getChannel(); 
46.             MappedByteBuffer filedata =  
47.                 fc.map(MapMode.READ_ONLY, 0, fc.size()); 
48.             gather[2] = filedata; 
49.             contentLength = fc.size(); 
50.             contentType = URLConnection.guessContentTypeFromName(file); 
51.         }catch(IOException e){ 
52.             //file could not be opend; report problem 
53.             ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(128); 
54.             String msg = MSG_404 + LINE_SEP; 
55.             buf.put(bytes(msg)); 
56.             buf.flip(); 
57.             //Use the HTTP error response 
58.             gather[0] = ByteBuffer.wrap(bytes(HTTP_404_HDR)); 
59.             gather[2] = buf; 
60.             contentLength = msg.length(); 
61.             contentType = "text/plain"; 
62.         } 
63.          
64.         StringBuffer sb = new StringBuffer(); 
65.         sb.append("Content-Length: " + contentLength); 
66.         sb.append(LINE_SEP); 
67.         sb.append("Content-Type: ").append(contentType); 
68.         sb.append(LINE_SEP).append(LINE_SEP); 
69.         dynhdrs.put(bytes(sb.toString())); 
70.         dynhdrs.flip(); 
71.          
72.         FileOutputStream fos = new FileOutputStream(OUTPUT_FILE); 
73.         FileChannel out = fos.getChannel(); 
74.         // All the buffers have been prepared , write them out 
75.         while(out.write(gather) > 0){ 
76.             //Empty body; loop until all buffers are empty           
77.         } 
78.         out.close(); 
79.         System.out.println("output written to "+ OUTPUT_FILE); 
80.     } 
81.      
82.     //Convert a String to its constituent bytes 
83.     //from the ASCII character set 
84.     private static byte[] bytes(String string)throws Exception { 
85.         return (string.getBytes("US-ASCII")); 
86.     } 
87. }