c#_内存映射文件

最新推荐文章于 2025-03-27 10:30:00 发布

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分类专栏：内存映射文件随笔文章标签： c#

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内存映射文件

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内存映射文件

内存映射文件包含虚拟内存中文件的内容。借助文件和内存空间之间的这种映射，应用（包括多个进程）可以直接对内存执行读取和写入操作，从而修改文件。从 .NET Framework 4 开始，可以使用托管代码访问内存映射文件，就像本机 Windows 函数访问内存映射文件（如管理内存映射文件所述）一样。
内存映射文件分为两种类型：

持久化内存映射文件
持久化文件是与磁盘上的源文件相关联的内存映射文件。当最后一个进程处理完文件时，数据保存到磁盘上的源文件中。此类内存映射文件适用于处理非常大的源文件。
非持久化内存映射文件
非持久化文件是不与磁盘上的文件相关联的内存映射文件。当最后一个进程处理完文件时，数据会丢失，且文件被垃圾回收器回收。此类文件适合创建共享内存，以进行进程内通信 (IPC)。

进程、视图和管理内存

可以跨多个进程共享内存映射文件。进程可以映射到相同的内存映射文件，只需使用文件创建进程分配的通用名称即可。

必须创建整个或部分内存映射文件的视图，才能使用内存映射文件。还可以为内存映射文件的同一部分创建多个视图，从而创建并发内存。若要让两个视图一直处于并发状态，必须通过同一个内存映射文件创建它们。

如果文件大于可用于内存映射的应用逻辑内存空间（在 32 位计算机中为 2GB），可能也有必要使用多个视图。

视图分为以下两种类型：流访问视图和随机访问视图。使用流访问视图，可以顺序访问文件；建议对非持久化文件和 IPC 使用这种类型。随机访问视图是处理持久化文件的首选类型。

由于内存映射文件是通过操作系统的内存管理程序进行访问，因此文件会被自动分区到很多页面，并根据需要进行访问。无需自行处理内存管理。

在这里插入图片描述

持久化内存映射文件

using System;
using System.IO;
using System.IO.MemoryMappedFiles;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        long offset = 0x10000000; // 256 megabytes
        long length = 0x20000000; // 512 megabytes

        // Create the memory-mapped file.
        using (var mmf = MemoryMappedFile.CreateFromFile(@"c:\ExtremelyLargeImage.data", FileMode.Open,"ImgA"))
        {
            // Create a random access view, from the 256th megabyte (the offset)
            // to the 768th megabyte (the offset plus length).
            using (var accessor = mmf.CreateViewAccessor(offset, length))
            {
                int colorSize = Marshal.SizeOf(typeof(MyColor));
                MyColor color;

                // Make changes to the view.
                for (long i = 0; i < length; i += colorSize)
                {
                    accessor.Read(i, out color);
                    color.Brighten(10);
                    accessor.Write(i, ref color);
                }
            }
        }
    }
}

public struct MyColor
{
    public short Red;
    public short Green;
    public short Blue;
    public short Alpha;

    // Make the view brighter.
    public void Brighten(short value)
    {
        Red = (short)Math.Min(short.MaxValue, (int)Red + value);
        Green = (short)Math.Min(short.MaxValue, (int)Green + value);
        Blue = (short)Math.Min(short.MaxValue, (int)Blue + value);
        Alpha = (short)Math.Min(short.MaxValue, (int)Alpha + value);
    }
}

下面的示例为另一个进程打开相同的内存映射文件。

using System;
using System.IO.MemoryMappedFiles;
using System.Runtime.InteropServices;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // Assumes another process has created the memory-mapped file.
        using (var mmf = MemoryMappedFile.OpenExisting("ImgA"))
        {
            using (var accessor = mmf.CreateViewAccessor(4000000, 2000000))
            {
                int colorSize = Marshal.SizeOf(typeof(MyColor));
                MyColor color;

                // Make changes to the view.
                for (long i = 0; i < 1500000; i += colorSize)
                {
                    accessor.Read(i, out color);
                    color.Brighten(20);
                    accessor.Write(i, ref color);
                }
            }
        }
    }
}

public struct MyColor
{
    public short Red;
    public short Green;
    public short Blue;
    public short Alpha;

    // Make the view brigher.
    public void Brighten(short value)
    {
        Red = (short)Math.Min(short.MaxValue, (int)Red + value);
        Green = (short)Math.Min(short.MaxValue, (int)Green + value);
        Blue = (short)Math.Min(short.MaxValue, (int)Blue + value);
        Alpha = (short)Math.Min(short.MaxValue, (int)Alpha + value);
    }
}

非持久化内存映射文件

CreateNew 和 CreateOrOpen 方法创建未映射到磁盘上现有文件的内存映射文件。

下面的示例包含三个独立进程（控制台应用），以将布尔值写入内存映射文件。各操作按下面的顺序发生：

Process A 创建内存映射文件，并向其中写入值。
Process B 打开内存映射文件，并向其中写入值。
Process C 打开内存映射文件，并向其中写入值。
Process A 读取并显示内存映射文件中的值。
在 Process A 处理完内存映射文件后，此文件立即被垃圾回收器回收。

若要运行此示例，请按照以下步骤操作：
编译应用并打开三个命令提示符窗口。

在第一个命令提示符窗口中，运行 Process A。
在第二个命令提示符窗口中，运行 Process B。
返回到 Process A，再按 Enter。
在第三个命令提示符窗口中，运行 Process C。
返回到 Process A，再按 Enter。

Process A

using System;
using System.IO;
using System.IO.MemoryMappedFiles;
using System.Threading;

class Program
{
    // Process A:
    static void Main(string[] args)
    {
        using (MemoryMappedFile mmf = MemoryMappedFile.CreateNew("testmap", 10000))
        {
            bool mutexCreated;
            Mutex mutex = new Mutex(true, "testmapmutex", out mutexCreated);
            using (MemoryMappedViewStream stream = mmf.CreateViewStream())
            {
                BinaryWriter writer = new BinaryWriter(stream);
                writer.Write(1);
            }
            mutex.ReleaseMutex();

            Console.WriteLine("Start Process B and press ENTER to continue.");
            Console.ReadLine();

            Console.WriteLine("Start Process C and press ENTER to continue.");
            Console.ReadLine();

            mutex.WaitOne();
            using (MemoryMappedViewStream stream = mmf.CreateViewStream())
            {
                BinaryReader reader = new BinaryReader(stream);
                Console.WriteLine("Process A says: {0}", reader.ReadBoolean());
                Console.WriteLine("Process B says: {0}", reader.ReadBoolean());
                Console.WriteLine("Process C says: {0}", reader.ReadBoolean());
            }
            mutex.ReleaseMutex();
        }
    }
}

Process B

using System;
using System.IO;
using System.IO.MemoryMappedFiles;
using System.Threading;

class Program
{
    // Process B:
    static void Main(string[] args)
    {
        try
        {
            using (MemoryMappedFile mmf = MemoryMappedFile.OpenExisting("testmap"))
            {

                Mutex mutex = Mutex.OpenExisting("testmapmutex");
                mutex.WaitOne();

                using (MemoryMappedViewStream stream = mmf.CreateViewStream(1, 0))
                {
                    BinaryWriter writer = new BinaryWriter(stream);
                    writer.Write(0);
                }
                mutex.ReleaseMutex();
            }
        }
        catch (FileNotFoundException)
        {
            Console.WriteLine("Memory-mapped file does not exist. Run Process A first.");
        }
    }
}

Process C

using System;
using System.IO;
using System.IO.MemoryMappedFiles;
using System.Threading;

class Program
{
    // Process C:
    static void Main(string[] args)
    {
        try
        {
            using (MemoryMappedFile mmf = MemoryMappedFile.OpenExisting("testmap"))
            {

                Mutex mutex = Mutex.OpenExisting("testmapmutex");
                mutex.WaitOne();

                using (MemoryMappedViewStream stream = mmf.CreateViewStream(2, 0))
                {
                    BinaryWriter writer = new BinaryWriter(stream);
                    writer.Write(1);
                }
                mutex.ReleaseMutex();
            }
        }
        catch (FileNotFoundException)
        {
            Console.WriteLine("Memory-mapped file does not exist. Run Process A first, then B.");
        }
    }
}