最新面试官：谈谈你对零拷贝的理解~，多线程编程面试题

结语

小编也是很有感触，如果一直都是在中小公司，没有接触过大型的互联网架构设计的话，只靠自己看书去提升可能一辈子都很难达到高级架构师的技术和认知高度。向厉害的人去学习是最有效减少时间摸索、精力浪费的方式。

我们选择的这个行业就一直要持续的学习，又很吃青春饭。

虽然大家可能经常见到说程序员年薪几十万，但这样的人毕竟不是大部份，要么是有名校光环，要么是在阿里华为这样的大企业。年龄一大，更有可能被裁。

送给每一位想学习Java小伙伴，用来提升自己。

本文到这里就结束了，喜欢的朋友可以帮忙点赞和评论一下，感谢支持！

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关于零拷贝提供了两种方式分别是：mmap+write方式，sendfile方式；

2.虚拟内存

所有现代操作系统都使用虚拟内存，使用虚拟的地址取代物理地址，这样做的好处是：

1. 一个以上的虚拟地址可以指向同一个物理内存地址，

2. 虚拟内存空间可大于实际可用的物理地址；

利用第一条特性可以把内核空间地址和用户空间的虚拟地址映射到同一个物理地址，这样DMA就可以填充对内核和用户空间进程同时可见的缓冲区了，大致如下图所示：

图片

省去了内核与用户空间的往来拷贝，java也利用操作系统的此特性来提升性能，下面重点看看java对零拷贝都有哪些支持。

3.mmap+write方式

使用mmap+write方式代替原来的read+write方式，mmap是一种内存映射文件的方法，即将一个文件或者其它对象映射到进程的地址空间，实现文件磁盘地址和进程虚拟地址空间中一段虚拟地址的一一对映关系；这样就可以省掉原来内核read缓冲区copy数据到用户缓冲区，但是还是需要内核read缓冲区将数据copy到内核socket缓冲区，大致如下图所示：

图片

4.sendfile方式

sendfile系统调用在内核版本2.1中被引入，目的是简化通过网络在两个通道之间进行的数据传输过程。sendfile系统调用的引入，不仅减少了数据复制，还减少了上下文切换的次数，大致如下图所示：

图片

数据传送只发生在内核空间，所以减少了一次上下文切换；但是还是存在一次copy，能不能把这一次copy也省略掉，Linux2.4内核中做了改进，将Kernel buffer中对应的数据描述信息（内存地址，偏移量）记录到相应的socket缓冲区当中，这样连内核空间中的一次cpu copy也省掉了；推荐：250期面试题汇总

Java零拷贝

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1.MappedByteBuffer

java nio提供的FileChannel提供了map()方法，该方法可以在一个打开的文件和MappedByteBuffer之间建立一个虚拟内存映射，MappedByteBuffer继承于ByteBuffer，类似于一个基于内存的缓冲区，只不过该对象的数据元素存储在磁盘的一个文件中；调用get()方法会从磁盘中获取数据，此数据反映该文件当前的内容，调用put()方法会更新磁盘上的文件，并且对文件做的修改对其他阅读者也是可见的；下面看一个简单的读取实例，然后在对MappedByteBuffer进行分析：

public class MappedByteBufferTest {

public static void main(String[] args) throws Exception {

File file = new File(“D://db.txt”);

long len = file.length();

byte[] ds = new byte[(int) len];

MappedByteBuffer mappedByteBuffer = new FileInputStream(file).getChannel().map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0,

len);

for (int offset = 0; offset < len; offset++) {

byte b = mappedByteBuffer.get();

ds[offset] = b;

}

Scanner scan = new Scanner(new ByteArrayInputStream(ds)).useDelimiter(" ");

while (scan.hasNext()) {

System.out.print(scan.next() + " ");

}

}

}

主要通过FileChannel提供的map()来实现映射，map()方法如下：

public abstract MappedByteBuffer map(MapMode mode, long position, long size) throws IOException;

分别提供了三个参数，MapMode，Position和size；分别表示：

• MapMode：映射的模式，可选项包括：READ_ONLY，READ_WRITE，PRIVATE；

• Position：从哪个位置开始映射，字节数的位置；

• Size：从position开始向后多少个字节；

重点看一下MapMode，请两个分别表示只读和可读可写，当然请求的映射模式受到Filechannel对象的访问权限限制，如果在一个没有读权限的文件上启用READ_ONLY，将抛出NonReadableChannelException；PRIVATE模式表示写时拷贝的映射，意味着通过put()方法所做的任何修改都会导致产生一个私有的数据拷贝并且该拷贝中的数据只有MappedByteBuffer实例可以看到；该过程不会对底层文件做任何修改，而且一旦缓冲区被施以垃圾收集动作（garbage collected），那些修改都会丢失；大致浏览一下map()方法的源码：

public MappedByteBuffer map(MapMode mode, long position, long size)

throws IOException

{

…省略…

int pagePosition = (int)(position % allocationGranularity);

long mapPosition = position - pagePosition;

long mapSize = size + pagePosition;

try {

// If no exception was thrown from map0, the address is valid

addr = map0(imode, mapPosition, mapSize);

} catch (OutOfMemoryError x) {

// An OutOfMemoryError may indicate that we’ve exhausted memory

// so force gc and re-attempt map

System.gc();

try {

Thread.sleep(100);

} catch (InterruptedException y) {

Thread.currentThread().interrupt();

}

try {

addr = map0(imode, mapPosition, mapSize);

} catch (OutOfMemoryError y) {

// After a second OOME, fail

throw new IOException(“Map failed”, y);

}

}

// On Windows, and potentially other platforms, we need an open

// file descriptor for some mapping operations.

FileDescriptor mfd;

try {

mfd = nd.duplicateForMapping(fd);

} catch (IOException ioe) {

unmap0(addr, mapSize);

throw ioe;

}

assert (IOStatus.checkAll(addr));

assert (addr % allocationGranularity == 0);

int isize = (int)size;

Unmapper um = new Unmapper(addr, mapSize, isize, mfd);

if ((!writable) || (imode == MAP_RO)) {

return Util.newMappedByteBufferR(isize,

addr + pagePosition,

mfd,

um);

} else {

return Util.newMappedByteBuffer(isize,

addr + pagePosition,

mfd,

um);

}

}

大致意思就是通过native方法获取内存映射的地址，如果失败，手动gc再次映射；最后通过内存映射的地址实例化出MappedByteBuffer，MappedByteBuffer本身是一个抽象类，其实这里真正实例话出来的是DirectByteBuffer；

2.DirectByteBuffer

DirectByteBuffer继承于MappedByteBuffer，从名字就可以猜测出开辟了一段直接的内存，并不会占用jvm的内存空间；上一节中通过Filechannel映射出的MappedByteBuffer其实际也是DirectByteBuffer，当然除了这种方式，也可以手动开辟一段空间：

ByteBuffer directByteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(100);

如上开辟了100字节的直接内存空间；推荐：250期面试题汇总

3.Channel-to-Channel传输

经常需要从一个位置将文件传输到另外一个位置，FileChannel提供了transferTo()方法用来提高传输的效率，首先看一个简单的实例：

public class ChannelTransfer {

public static void main(String[] argv) throws Exception {

String files[]=new String[1];

files[0]=“D://db.txt”;

catFiles(Channels.newChannel(System.out), files);

}

private static void catFiles(WritableByteChannel target, String[] files)

throws Exception {

for (int i = 0; i < files.length; i++) {

FileInputStream fis = new FileInputStream(files[i]);

FileChannel channel = fis.getChannel();

channel.transferTo(0, channel.size(), target);

channel.close();

fis.close();

}

}

}

文末

我将这三次阿里面试的题目全部分专题整理出来，并附带上详细的答案解析，生成了一份PDF文档

• 第一个要分享给大家的就是算法和数据结构

• 第二个就是数据库的高频知识点与性能优化

• 第三个则是并发编程（72个知识点学习）

• 最后一个是各大JAVA架构专题的面试点+解析+我的一些学习的书籍资料

还有更多的Redis、MySQL、JVM、Kafka、微服务、Spring全家桶等学习笔记这里就不一一列举出来

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[外链图片转存中…(img-geeJTNm4-1715686366251)]

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