2.6.1　內(nèi)存映射文件的性能

在本節(jié)的末尾，你可以發(fā)現(xiàn)一個計算傳統(tǒng)的文件輸入和內(nèi)存映射文件的CRC32校驗和的程序。在同一臺機(jī)器上，我們對JDK的jre/lib目錄中的37MB的rt.jar文件用不同的方式來計算校驗和，記錄下來的時間數(shù)據(jù)如表2-5所示。

表2-5　文件操作的處理時間數(shù)據(jù)

正如你所見，在這臺特定的機(jī)器上，內(nèi)存映射比使用帶緩沖的順序輸入要稍微快一點，但是比使用RandomAccessFile快很多。

當(dāng)然，精確的值因機(jī)器不同會產(chǎn)生很大的差異，但是很明顯，與隨機(jī)訪問相比，性能提高總是很顯著的。另一方面，對于中等尺寸文件的順序讀入則沒有必要使用內(nèi)存映射。

java.nio包使內(nèi)存映射變得十分簡單，下面就是我們需要做的。

首先，從文件中獲得一個通道（channel），通道是用于磁盤文件的一種抽象，它使我們可以訪問諸如內(nèi)存映射、文件加鎖機(jī)制以及文件間快速數(shù)據(jù)傳遞等操作系統(tǒng)特性。

然后，通過調(diào)用FileChannel類的map方法從這個通道中獲得一個ByteBuffer。你可以指定想要映射的文件區(qū)域與映射模式，支持的模式有三種：

·FileChannel.MapMode.READ_ONLY：所產(chǎn)生的緩沖區(qū)是只讀的，任何對該緩沖區(qū)寫入的嘗試都會導(dǎo)致ReadOnlyBufferException異常。

·FileChannel.MapMode.READ_WRITE：所產(chǎn)生的緩沖區(qū)是可寫的，任何修改都會在某個時刻寫回到文件中。注意，其他映射同一個文件的程序可能不能立即看到這些修改，多個程序同時進(jìn)行文件映射的確切行為是依賴于操作系統(tǒng)的。

·FileChannel.MapMode.PRIVATE：所產(chǎn)生的緩沖區(qū)是可寫的，但是任何修改對這個緩沖區(qū)來說都是私有的，不會傳播到文件中。

一旦有了緩沖區(qū)，就可以使用ByteBuffer類和Buffer超類的方法讀寫數(shù)據(jù)了。

緩沖區(qū)支持順序和隨機(jī)數(shù)據(jù)訪問，它有一個可以通過get和put操作來移動的位置。例如，可以像下面這樣順序遍歷緩沖區(qū)中的所有字節(jié)：

或者，像下面這樣進(jìn)行隨機(jī)訪問：

你可以用下面的方法來讀寫字節(jié)數(shù)組：

最后，還有下面的方法：

用來讀入在文件中存儲為二進(jìn)制值的基本類型值。正如我們提到的，Java對二進(jìn)制數(shù)據(jù)使用高位在前的排序機(jī)制，但是，如果需要以低位在前的排序方式處理包含二進(jìn)制數(shù)字的文件，那么只需調(diào)用

要查詢緩沖區(qū)內(nèi)當(dāng)前的字節(jié)順序，可以調(diào)用：

警告：這一對方法沒有使用set/get命名慣例。

要向緩沖區(qū)寫數(shù)字，可以使用下列的方法：

在恰當(dāng)?shù)臅r機(jī)，以及當(dāng)通道關(guān)閉時，會將這些修改寫回到文件中。

程序清單2-5用于計算文件的32位的循環(huán)冗余校驗和（CRC32），這個數(shù)值就是經(jīng)常用來判斷一個文件是否已損壞的校驗和，因為文件損壞極有可能導(dǎo)致校驗和改變。java.util.zip包中包含一個CRC32類，可以使用下面的循環(huán)來計算一個字節(jié)序列的校驗和：

注意：對CRC算法有一個很精細(xì)的解釋，請查看http://www.relisoft.com/Science/CrcMath.html。

CRC計算的細(xì)節(jié)并不重要，我們只是將它作為一個有用的文件操作的實例來使用。（在實踐中，每次會以更大的工夫而不是一個字節(jié)為單位來讀取和更新數(shù)據(jù)，而它們的速度差異并不明顯。）

應(yīng)該像下面這樣運(yùn)行程序：

程序清單2-5　memoryMap/MemoryMapTest.java

java.io.FileInputStream 1.0

·FileChannel getChannel（）1.4

返回用于訪問這個輸入流的通道。

java.io.FileOutputStream 1.0

·FileChannel getChannel（）1.4

返回用于訪問這個輸出流的通道。

java.io.RandomAccessFile1.0

·FileChannel getChannel（）1.4

返回用于訪問這個文件的通道。

java.nio.channels.FileChannel 1.4

·static FileChannel open（Path path，OpenOption...options）7

打開指定路徑的文件通道，默認(rèn)情況下，通道打開時用于讀入。

參數(shù)：path　打開通道的文件所在的路徑

options　StandardOpenOption枚舉中的WRITE、APPEND、TRUNCATE_EXISTING、CREATE值

·MappedByteBuffer map（FileChannel.MapMode mode，long position，long size）

將文件的一個區(qū)域映射到內(nèi)存中。

參數(shù)：mode　FileChannel.MapMode類中的常量READ_ONLY、READ_WRITE、或PRIVATE之一

position　映射區(qū)域的起始位置

size　映射區(qū)域的大小

java.nio.Buffer 1.4

·boolean hasRemaining（）

如果當(dāng)前的緩沖區(qū)位置沒有到達(dá)這個緩沖區(qū)的界限位置，則返回true。

·int limit（）

返回這個緩沖區(qū)的界限位置，即沒有任何值可用的第一個位置。

java.nio.ByteBuffer 1.4

·byte get（）

從當(dāng)前位置獲得一個字節(jié)，并將當(dāng)前位置移動到下一個字節(jié)。

·byte get（int index）

從指定索引處獲得一個字節(jié)。

·ByteBuffer put（byte b）

向當(dāng)前位置推入一個字節(jié)，并將當(dāng)前位置移動到下一個字節(jié)。返回對這個緩沖區(qū)的引用。

·ByteBuffer put（int index，byte b）

向指定索引處推入一個字節(jié)。返回對這個緩沖區(qū)的引用。

·ByteBuffer get（byte[]destination）

·ByteBuffer get（byte[]destination，int offset，int length）

用緩沖區(qū)中的字節(jié)來填充字節(jié)數(shù)組，或者字節(jié)數(shù)組的某個區(qū)域，并將當(dāng)前位置向前移動讀入的字節(jié)數(shù)個位置。如果緩沖區(qū)不夠大，那么就不會讀入任何字節(jié)，并拋出BufferUnderflow Exception。返回對這個緩沖區(qū)的引用。

參數(shù)：destination　要填充的字節(jié)數(shù)組

offset　要填充區(qū)域的偏移量

length　要填充區(qū)域的長度

·ByteBuffer put（byte[]source）

·ByteBuffer put（byte[]source，int offset，int length）

將字節(jié)數(shù)組中的所有字節(jié)或者給定區(qū)域的字節(jié)都推入緩沖區(qū)中，并將當(dāng)前位置向前移動寫出的字節(jié)數(shù)個位置。如果緩沖區(qū)不夠大，那么就不會讀入任何字節(jié)，并拋出BufferUnderflow Exception。返回對這個緩沖區(qū)的引用。

參數(shù)：source　要寫出的數(shù)組

offset　要寫出區(qū)域的偏移量

length　要寫出區(qū)域的長度

·Xxx getXxx（）

·Xxx getXxx（int index）

·ByteBuffer putXxx（Xxx value）

·ByteBuffer putXxx（int index，Xxx value）

獲得或放置一個二進(jìn)制數(shù)。Xxx是Int、Long、Short、Char、Float或Double中的一個。

·ByteBuffer order（ByteOrder order）

·ByteOrder order（）

設(shè)置或獲得字節(jié)順序，order的值是ByteOrder類的常量BIG_ENDIAN或LITTLE_ENDIAN中的一個。

·static ByteBuffer allocate（int capacity）

構(gòu)建具有給定容量的緩沖區(qū)。

·static ByteBuffer wrap（byte[]values）

構(gòu)建具有指定容量的緩沖區(qū)，該緩沖區(qū)是對給定數(shù)組的包裝。

·CharBuffer asCharBuffer（）

構(gòu)建字符緩沖區(qū)，它是對這個緩沖區(qū)的包裝。對該字符緩沖區(qū)的變更將在這個緩沖區(qū)中反映出來，但是該字符緩沖區(qū)有自己的位置、界限和標(biāo)記。

java.nio.CharBuffer 1.4

·char get（）

·CharBuffer get（char[]destination）

·CharBuffer get（char[]destination，int offset，int length）

從這個緩沖區(qū)的當(dāng)前位置開始，獲取一個char值，或者一個范圍內(nèi)的所有char值，然后將位置向前移動越過所有讀入的字符。最后兩個方法將返回this。

·CharBuffer put（char c）

·CharBuffer put（char[]source）

·CharBuffer put（char[]source，int offset，int length）

·CharBuffer put（String source）

·CharBuffer put（CharBuffer source）

從這個緩沖區(qū)的當(dāng)前位置開始，放置一個char值，或者一個范圍內(nèi)的所有char值，然后將位置向前移動越過所有被寫出的字符。當(dāng)放置的值是從CharBuffer讀入時，將讀入所有剩余字符。所有方法將返回this。