mappedbytebuffer詳解

一、mappedbytebuffer是什麼

MappedByteBuffer 是 Java NIO 中用於內存映射文件（memory-mapped files）操作的類。它可以讓你直接修改磁碟文件中的數據，且速度比傳統的基於流（stream-based）或基於緩存（buffer-based）的 I/O 快得多。

它在底層實現上使用了操作系統的部分內存映射文件功能，這種方式可以提高文件的訪問速度、讀寫性能和文件的共享性。與傳統的讀入數據的方式不同，內存映射文件的讀取是通過內存直接映射到文件的方式讀取的。

二、mappedbytebuffer的優點

MappedByteBuffer在內存映射文件的讀取、寫入、修改等方面擁有很多優勢，包括：

1. 速度快。內存映射文件可以直接讀取或寫入磁碟，能夠提高讀寫性能，減少了傳統讀寫方式的一些瓶頸，如緩存、操作系統的調度、特權狀態切換等等。
2. 可共享。多個進程可以同時訪問內存映射文件，這是與傳統文件不同的地方。
3. 容易使用。與傳統流和通道IO，相比，內存映射文件代碼更加容易實現和維護，操作簡單，易於調試。

三、mappedbytebuffer示例

1. 內存映射文件的讀取示例：

  try (FileChannel channel = FileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ)) {  
      MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, channel.size());  
      while (buffer.hasRemaining()) {  
          System.out.print((char) buffer.get());  
      }  
  }  

首先需要獲取到文件的文件操作通道，在 Java NIO 是通過 FileChannel 類來獲得文件的通道，而對通道進行數據的讀取，就使用了 map() 方法，該方法返回一個內存映射文件的緩存區，該緩存區與磁碟文件建立了映射關係，改變緩存區的內容，將會導致文件中的內容也發生改變。

2. 內存映射文件的寫入示例：

  try (FileChannel channel = FileChannel.open(path, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.CREATE)) {  
      MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, capacity);  
      buffer.put((byte) 97);
  }  

為寫內存映射文件，在寫內存映射文件之前，需要獲取到文件的文件操作通道，同時需要申明一個內存映射文件的緩存區。在 Java NIO 中，內存映射文件的寫入操作同樣是通過 map() 方法來實現的，不同的是，該方法需要傳遞一個文件模式參數，用於指定文件的讀寫許可權。

3. 內存映射文件的修改示例：

 try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(path, "rw");
      FileChannel channel = raf.getChannel()) {  
     MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, length);  
     while (buffer.hasRemaining()) {  
         byte b = buffer.get();  
         buffer.put(Character.isUpperCase((char) b) ? (byte) Character.toLowerCase((char) b) : (byte) Character.toUpperCase((char) b));  
     }  
     buffer.force();  
 }  

修改內存映射文件，則需要通過 channel.map() 方法獲取內存映射文件的緩存區，並且該內存映射文件必須指定為可讀寫模式，否則將會拋出 NonWritableChannelException 異常。

在修改內存映射文件之前，我們需要寫代碼判斷該文件的大小是否符合內存映射文件的大小，如果不符合，則需要調整。

四、mappedbytebuffer的應用場景

MappedByteBuffer 可以被廣泛應用於大規模數據的讀寫、網路傳輸、嵌入式設備、緩存等場景，例如：

1. 在 Web 容器中，可以使用內存映射文件代替 Application 中的緩存，從而提高數據讀取速度。
2. 在搜索引擎中，內存映射文件經常被用於全文搜索、索引查詢等場景，因為內存映射文件具有可共享特性，而搜索引擎經常是多個進程對同一個文件進行操作
3. 在資料庫中，內存映射文件常被用於數據的緩存，包括緩存索引、緩存數據等等，可以顯著提高資料庫讀寫性能。

五、結語

本文從 mappedbytebuffer 的定義、優點、示例和應用場景等方面對其進行了詳細的闡述，說明了該類的重要性和作用。我們在實際應用中，可以結合具體的業務場景，靈活運用這一高性能的類，提高應用的性能和效率。