目录_Java内存分配（直接内存、堆内存、Unsafel类、内存映射文件）

1、Java直接内存与堆内存-MarchOn

2、Java内存映射文件-MarchOn

3、Java Unsafe的使用-MarchOn

简单总结：

1、内存映射文件

读文件时候一般要两次复制：从磁盘复制到内核空间再复制到用户空间，内存映射文件避免了第二次复制，且内存分配在内核空间，应用程序访问的就是操作系统的内核内存空间，因此极大提高了读取效率。写文件同理。

2、堆内存分配与直接内存分配：

Java申请空间时通常是从JVM堆内存分配的，即 ByteBuffer.allocate(int capacity) ，但其实还可以直接从物理内存（用户空间内存？）分配，即 ByteBuffer.allocateDirect(int capacity) ，后者其实调用了Unsafe类进行分配（见下节）。后者的分配原理是这样的：使用Native函数库直接分配堆外内存，通过一个存储在java堆中的DirectByteBuffer对象作为这块内存的引用进行操作，从而避免了在java堆和Native堆之间复制数据的开销。

通常来说，由于后者避免了数据在堆外内存和JVM堆内存间的复制，所以读写性能比前者的好，但是后者的分配比前者慢，特别是在数据量大的情况下差别更明显。此外，直接内存常被用来扩展可用的内存区域。

比较：

 class DirectMemory {

     // 分配堆内存
     public static void bufferAccess() {
         long startTime = System.currentTimeMillis();
         ByteBuffer b = ByteBuffer.allocate(500);
         for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
             for (int j = 0; j < 99; j++)
                 b.putInt(j);
             b.flip();
             for (int j = 0; j < 99; j++)
                 b.getInt();
             b.clear();
         }
         long endTime = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("access_nondirect:" + (endTime - startTime));
     }

     // 直接分配内存
     public static void directAccess() {
         long startTime = System.currentTimeMillis();
         ByteBuffer b = ByteBuffer.allocateDirect(500);
         for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
             for (int j = 0; j < 99; j++)
                 b.putInt(j);
             b.flip();
             for (int j = 0; j < 99; j++)
                 b.getInt();
             b.clear();
         }
         long endTime = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("access_direct:" + (endTime - startTime));
     }

     public static void bufferAllocate() {
         long startTime = System.currentTimeMillis();
         for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
             ByteBuffer.allocate(1000);
         }
         long endTime = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("allocate_nondirect:" + (endTime - startTime));
     }

     public static void directAllocate() {
         long startTime = System.currentTimeMillis();
         for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
             ByteBuffer.allocateDirect(1000);
         }
         long endTime = System.currentTimeMillis();
         System.out.println("allocate_direct:" + (endTime - startTime));
     }

     public static void main(String args[]) {
         System.out.println("访问性能测试：");
         bufferAccess();
         directAccess();

         System.out.println();

         System.out.println("分配性能测试：");
         bufferAllocate();
         directAllocate();
     }
 }

 //结果

 访问性能测试：
 access_nondirect:160
 access_direct:135

 分配性能测试：
 allocate_nondirect:231
 allocate_direct:644

3、Unsafe类

直接内存分配（allocateDirect）其实就是调用了sun.misc.Unsafe类来进行内存分配，Unsafe是sun.*API中的类，它不是J2SE中真正的一部份。

关于JVM对内存分配、直接内存分配、内存映射文件的一个测试示例：

（2684862条记录，每条记录包含4个long值，所有记录以二进制形式存储在文件中）

以上述三种方式读取每条记录（每种方式都是一次就分配足够的内存，直接内存分配、JVM内存分配、内存映射文件三者分别用时35ms、46ms、22ms）：

 package buaa.act.ucar.imtg.main;

 import java.io.IOException;
 import java.io.RandomAccessFile;
 import java.nio.ByteBuffer;
 import java.nio.channels.FileChannel;
 import java.nio.channels.FileChannel.MapMode;

 /**
  * @author zsm
  * @date 2017年3月3日 上午10:23:53
  */
 public class Test {
     public static void main(String[] args)
             throws NoSuchFieldException, SecurityException, IllegalArgumentException, IllegalAccessException {
         long startTime, dataCount;

         try {
             startTime = System.currentTimeMillis();
             System.out.println("reading");
             dataCount = readFromMMFile("F:/gps data/2016-11-11 18087 60399647/beijing_0900-1500_2684862.binary");
             System.out.printf("reading %d data,time used:%d ms \n", dataCount,
                     (System.currentTimeMillis() - startTime));
         } catch (IOException e) {
             // TODO Auto-generated catch block
             e.printStackTrace();
         }

     }

     public static long readFromFile(String srcFilePath) throws IOException {

         RandomAccessFile randomAccessFileOutput = new RandomAccessFile(srcFilePath, "rw");
         FileChannel inChannel = randomAccessFileOutput.getChannel();

         long devsn, gpstime;
         double longitude, latitude;
         long dataCount = 0;

         ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect((int) randomAccessFileOutput.length());// 35ms
         // ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate((int) randomAccessFileOutput.length());// 46ms
          while (inChannel.read(byteBuffer) > 0) {
         byteBuffer.flip();// 进入read模式
         while (byteBuffer.hasRemaining()) {
             devsn = byteBuffer.getLong();
             gpstime = byteBuffer.getLong();
             longitude = Double.longBitsToDouble(byteBuffer.getLong());
             latitude = Double.longBitsToDouble(byteBuffer.getLong());
             // System.out.println(devsn + " " + gpstime + " " + longitude + " " + latitude);
             dataCount++;
         }
         byteBuffer.clear();// 进入write模式
         }
         inChannel.close();
         randomAccessFileOutput.close();
         return dataCount;
     }

     // 22ms
     public static long readFromMMFile(String srcFilePath) throws IOException {
         RandomAccessFile randomAccessFileOutput = new RandomAccessFile(srcFilePath, "rw");
         FileChannel inChannel = randomAccessFileOutput.getChannel();

         long devsn, gpstime;
         double longitude, latitude;
         long dataCount = 0;
         ByteBuffer byteBuffer = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, randomAccessFileOutput.length());
         while (byteBuffer.hasRemaining()) {
             devsn = byteBuffer.getLong();
             gpstime = byteBuffer.getLong();
             longitude = Double.longBitsToDouble(byteBuffer.getLong());
             latitude = Double.longBitsToDouble(byteBuffer.getLong());
             // System.out.println(devsn + " " + gpstime + " " + longitude + " " + latitude);
             dataCount++;
         }
         inChannel.close();
         randomAccessFileOutput.close();
         return dataCount;
     }

 }