java direct buffer VS non-direct buffer

原文：http://eyesmore.iteye.com/blog/1133335

在java NIO中，有两种不同的buffer：direct buffer和non-direct buffer。所谓direct buffer，就是指直接在底层分配的缓存（比如操作系统内核缓存），而non-direct buffer就是在java堆中分配的缓存，即heap buffer。

1、 劣势：创建和释放Direct Buffer的代价比Heap Buffer得要高
2、 区别：Direct Buffer不是分配在堆上的，它不被GC直接管理（但Direct Buffer的JAVA对象是归GC管理的，只要GC回收了它的JAVA对象，操作系统才会释放Direct Buffer所申请的空间），它似乎给人感觉是“内核缓冲区（buffer in kernel）”。Heap Buffer则是分配在堆上的，或者我们可以简单理解为Heap Buffer就是byte[]数组的一种封装形式，查看JAVA源代码实现，Heap Buffer也的确是这样。
3、 优势：当我们把一个Direct Buffer写入Channel的时候，就好比是“内核缓冲区”的内容直接写入了Channel，这样显然快了，减少了数据拷贝（因为我们平时的read/write都是需要在I/O设备与应用程序空间之间的“内核缓冲区”中转一下的）。而当我们把一个Heap Buffer写入Channel的时候，实际上底层实现会先构建一个临时的Direct Buffer，然后把Heap Buffer的内容复制到这个临时的Direct Buffer上，再把这个Direct Buffer写出去。当然，如果我们多次调用write方法，把一个Heap Buffer写入Channel，底层实现可以重复使用临时的Direct Buffer，这样不至于因为频繁地创建和销毁Direct Buffer影响性能。

如果我们构造一个ByteBuffer仅仅使用一次，不复用它，那么Direct Buffer和Heap Buffer没有明显的区别。两个地方我们可能通过Direct Buffer来提高性能：
1、 大文件，尽管我们Direct Buffer只用一次，但是如果内容很大，Heap Buffer的复制代价会很高，此时用Direct Buffer能提高性能。这就是为什么，当我们下载一个大文件时，服务端除了用SendFile机制，也可以用“内存映射”，把大文件映射到内存，也就是MappedByteBuffer，是一种Direct Buffer，然后把这个MappedByteBuffer直接写入SocketChannel，这样减少了数据复制，从而提高了性能。
2、 重复使用的数据，比如HTTP的错误信息，例如404呀，这些信息是每次请求，响应数据都一样的，那么我们可以把这些固定的信息预先存放在Direct Buffer中（当然部分修改Direct Buffer中的信息也可以，重要的是Direct Buffer要能被重复使用），这样把Direct Buffer直接写入SocketChannel就比写入Heap Buffer要快了。

简单的说，我们需要牢记三点：
（1） 平时的read/write，都会在I/O设备与应用程序空间之间经历一个“内核缓冲区”。
（2） Direct Buffer就好比是“内核缓冲区”上的缓存，不直接受GC管理；而Heap Buffer就仅仅是byte[]字节数组的包装形式。因此把一个Direct Buffer写入一个Channel的速度要比把一个Heap Buffer写入一个Channel的速度要快。
（3） Direct Buffer创建和销毁的代价很高，所以要用在尽可能重用的地方。