Java NIO之三 直接缓冲区、非直接缓冲区、区别、及底层实现

直接与非直接缓冲区

1. 字节缓冲区要么是直接的，要么是非直接的。如果为直接字节缓冲区，则Java虚拟机会尽最大努力直接在此缓冲区上执行本机I/O操作。也就是说，在每次调用基础操作系统的一个本机I/O操作之前（或之后），虚拟机都会尽量避免将缓冲区的内容复制到中间缓冲区中（或从缓冲区中复制内容）
2. 直接字节字缓冲区可以通过调用此类的allocateDirect()工厂方法来创建。此方法返回的==缓冲区进行分配和取消分配所需成本通常高于非直接缓冲区。==直接缓冲区的内容可以驻留在常规的垃圾回收堆之外，因此，它们对应用程序的内存需求量造成的影响可能并不明显。所以，建议直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本机I/O操作影响的大型、持久的缓冲区。一般情况下、最好仅在直接缓冲区能在程序性能方面带来明显好处时分配他们。
3. 直接字节缓冲区还可以通过FileChannel的map()方法将文件区域直接映射到内存中来创建。该方法返回MappedByteBuffer。Java 平台的实现有助于通用 JNI 从本机代码创建直接字节缓冲区。如果以上这些缓冲区中的某个缓冲区实例指的是不可访问的内存区域，则试图访问该区域不会更改该缓冲区的内容，并且将会在访问期间或稍后的某个时间导致抛出不确定的异常。
4. 字节缓冲区是直接缓冲区还是非直接缓冲区可以通过调用其==isDirect()方法来确定。提供此方法是为了能够在性能关键型代码中执行显式缓冲区管理。

非直接缓冲区

优点：可控性较强，安全性较高、资源开销较小

底层源码：

	//JVM 堆Buffer
	public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
        if (capacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException();
        return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
    }
	//底层为数组实现
	 HeapByteBuffer(int cap, int lim) {            // package-private

        super(-1, 0, lim, cap, new byte[cap], 0);
        /*
        hb = new byte[cap];
        offset = 0;
        */
    }

直接缓冲区

优点：直接作用于物理内存中，某种情况下可提高效率
缺点：安全性、可控性较差，资源开销大

底层源码：

	//物理磁盘Buffer
  	public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {
        return new DirectByteBuffer(capacity);
    }
    //底层都去调用内存分页了
	DirectByteBuffer(int cap) {                   // package-private

        super(-1, 0, cap, cap);
        boolean pa = VM.isDirectMemoryPageAligned();
        int ps = Bits.pageSize();
        long size = Math.max(1L, (long)cap + (pa ? ps : 0));
        Bits.reserveMemory(size, cap);

        long base = 0;
        try {
            base = unsafe.allocateMemory(size);
        } catch (OutOfMemoryError x) {
            Bits.unreserveMemory(size, cap);
            throw x;
        }
        unsafe.setMemory(base, size, (byte) 0);
        if (pa && (base % ps != 0)) {
            // Round up to page boundary
            address = base + ps - (base & (ps - 1));
        } else {
            address = base;
        }
        cleaner = Cleaner.create(this, new Deallocator(base, size, cap));
        att = null;



    }

demo

/*
 * 直接缓冲区和非直接缓冲区：
 * 
 * 非直接缓冲区：通过allocate() 方法分配缓冲区，将缓冲区建立在 JVM 的内存中
 * 直接缓冲区：通过allocateDirect() 方法分配直接缓冲区，将缓冲区建立在物理内存中。可以提高效率。
 * 
 */
public class TestBuffer {
	@Test
	public void test() {
		//分配直接缓冲区
		ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
		System.out.println(buf.isDirect());
	}

}