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 
", 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;
    }

}