內(nèi)存映射文件(Memory-mappedFile)，指的是將一段虛擬內(nèi)存逐字節(jié)映射于一個文件，使得應(yīng)用程序處置文件好像訪問主內(nèi)存（但在真正運用到這些數(shù)據(jù)前卻不會耗費物理內(nèi)存，也不會有讀寫磁盤的操作），這要比直接文件讀寫快幾個數(shù)量級。
略微解釋一下虛擬內(nèi)存（很明顯，不是物理內(nèi)存），它是計算機系統(tǒng)內(nèi)存管理的一種技術(shù)。像施了妖法一樣使得應(yīng)用程序以為它具有連續(xù)的可用的內(nèi)存，實踐上呢，它通常是被分隔成多個物理內(nèi)存的碎片，還有局部暫時存儲在外部磁盤存儲器上，在需求時停止數(shù)據(jù)交流。
內(nèi)存映射文件主要的用途是增加I/O性能，特別是針對大文件。關(guān)于小文件，內(nèi)存映射文件反而會招致碎片空間的糜費，由于內(nèi)存映射總是要對齊頁邊境，最小單位是4KiB，一個5KiB的文件將會映射占用8KiB內(nèi)存，也就會糜費3KiB內(nèi)存。
java.nio包使得內(nèi)存映射變得十分簡單，其中的中心類叫做MappedByteBuffer，字面意義為映射的字節(jié)緩沖區(qū)。
01、運用MappedByteBuffer讀取文件
假定如今有一個文件，名叫cmower.txt，里面的內(nèi)容是：
緘默王二，一個有趣的程序員
PS：哎，改不了王婆賣瓜自賣自詡這個臭缺點了，由于文章被盜得都怕了。
這個文件放在/resource目錄下，我們能夠經(jīng)過下面的辦法獲取到它：
ClassLoaderclassLoader=Cmower.class.getClassLoader();
Pathpath=Paths.get(classLoader.getResource(“cmower.txt”).getPath());
Path既能夠表示一個目錄，也能夠表示一個文件，就像File那樣——當然了，Path是用來取代File的。
然后，從文件中獲取一個channel（通道，對磁盤文件的一種籠統(tǒng)）。
FileChannelfileChannel=FileChannel.open(path);
緊接著，調(diào)用FileChannel類的map辦法從channel中獲取MappedByteBuffer，此類擴展了ByteBuffer——提供了一些內(nèi)存映射文件的根本操作辦法。
MappedByteBuffermappedByteBuffer=fileChannel.map(mode,position,size);
略微解釋一下map辦法的三個參數(shù)。
1）mode為文件映射形式，分為三種：
MapMode.READ_ONLY（只讀），任何試圖修正緩沖區(qū)的操作將招致拋出ReadOnlyBufferException異常。
MapMode.READ_WRITE（讀/寫），任何對緩沖區(qū)的更改都會在某個時辰寫入文件中。需求留意的是，其他映射同一個文件的程序可能不能立刻看到這些修正，多個程序同時停止文件映射的行為依賴于操作系統(tǒng)。
MapMode.PRIVATE（私有），對緩沖區(qū)的更改不會被寫入到該文件，任何修正對這個緩沖區(qū)來說都是私有的。
2）position為文件映射時的起始位置。
3）size為要映射的區(qū)域的大小，必需是非負數(shù)，不得大于Integer.MAX_VALUE。
一旦把文件映射到內(nèi)存緩沖區(qū)，我們就能夠把里面的數(shù)據(jù)讀入到CharBuffer中并打印出來。詳細的代碼示例如下。
CharBuffercharBuffer=null;
ClassLoaderclassLoader=Cmower.class.getClassLoader();
Pathpath=Paths.get(classLoader.getResource(“cmower.txt”).getPath());
try(FileChannelfileChannel=FileChannel.open(path)){
MappedByteBuffermappedByteBuffer=fileChannel.map(MapMode.READ_ONLY,0,fileChannel.size());
if(mappedByteBuffer!=null){
charBuffer=Charset.forName(“UTF-8”).decode(mappedByteBuffer);
}
System.out.println(charBuffer.toString());
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}
由于decode()辦法的參數(shù)是MappedByteBuffer，這就意味著我們是從內(nèi)存中而不是磁盤中讀入的文件內(nèi)容，所以速度會十分快。
02、運用MappedByteBuffer寫入文件
假定如今要把下面的內(nèi)容寫入到一個文件，名叫cmower1.txt。
緘默王二，《Web全棧開發(fā)進階之路》作者
這個文件還沒有創(chuàng)立，方案放在項目的classpath目錄下。
Pathpath=Paths.get(“cmower1.txt”);
詳細位置見下圖所示。
然后，創(chuàng)立文件的通道。
FileChannelfileChannel=FileChannel.open(path,StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,
StandardOpenOption.TRUNCATE_EXISTING)
依然運用的open辦法，不過增加了3個參數(shù)，前2個很好了解，表示文件可讀（READ）、可寫（WRITE）；第3個參數(shù)TRUNCATE_EXISTING的意義是假如文件曾經(jīng)存在，并且文件曾經(jīng)翻開將要停止WRITE操作，則其長度被截斷為0。
緊接著，依然調(diào)用FileChannel類的map辦法從channel中獲取MappedByteBuffer。
MappedByteBuffermappedByteBuffer=fileChannel.map(MapMode.READ_WRITE,0,1024);
這一次，我們把形式調(diào)整為MapMode.READ_WRITE，并且指定文件大小為1024，即1KB的大小。然后運用MappedByteBuffer中的put()辦法將CharBuffer的內(nèi)容保管到文件中。詳細的代碼示例如下。
CharBuffercharBuffer=CharBuffer.wrap(“緘默王二，《Web全棧開發(fā)進階之路》作者”);
Pathpath=Paths.get(“cmower1.txt”);
try(FileChannelfileChannel=FileChannel.open(path,StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,
StandardOpenOption.TRUNCATE_EXISTING)){
MappedByteBuffermappedByteBuffer=fileChannel.map(MapMode.READ_WRITE,0,1024);
if(mappedByteBuffer!=null){
mappedByteBuffer.put(Charset.forName(“UTF-8”).encode(charBuffer));
}
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}
能夠翻開cmower1.txt查看一下內(nèi)容，確認預(yù)期的內(nèi)容有沒有寫入勝利。
03、MappedByteBuffer的遺憾
聽說，在Java中運用MappedByteBuffer是一件十分費事并且痛苦的事，主要表現(xiàn)有：
1）一次map的大小最好限制在1.5G左右，反復(fù)map會增加虛擬內(nèi)存回收和重新分配的壓力。也就是說，假如文件大小不肯定的話，就不太友好。
2）虛擬內(nèi)存由操作系統(tǒng)來決議什么時分刷新到磁盤，這個時間不太容易被程序控制。
3）MappedByteBuffer的回收方式比擬詭異。
再次強調(diào)，這三種說法都是聽說，我暫時才能有限，也不能肯定這種說法的精確性，很遺憾。
04、比擬文件操作的處置時間
嗨，朋友，閱讀完以上的內(nèi)容之后，我想你一定對內(nèi)存映射文件有了大致的理解。但我置信，假如你是一名擔任任的程序員，你一定還想曉得：內(nèi)存映射文件的讀取速度終究有多快。
為了得出結(jié)論，我叫了另外三名競賽的選手：InputStream（普通輸入流）、BufferedInputStream（帶緩沖的輸入流）、RandomAccessFile（隨機訪問文件）。
讀取的對象是加勒比海盜4驚濤怪浪.mkv，大小為1.71G。
1）普通輸入流
publicstaticvoidinputStream(Pathfilename){
try(InputStreamis=Files.newInputStream(filename)){
intc;
while((c=is.read())!=-1){
}
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
2）帶緩沖的輸入流
publicstaticvoidbufferedInputStream(Pathfilename){
try(InputStreamis=newBufferedInputStream(Files.newInputStream(filename))){
intc;
while((c=is.read())!=-1){
}
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
3）隨機訪問文件
publicstaticvoidrandomAccessFile(Pathfilename){
try(RandomAccessFilerandomAccessFile=newRandomAccessFile(filename.toFile(),”r”)){
for(longi=0;i<randomAccessFile.length();i++){
randomAccessFile.seek(i);
}
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
4）內(nèi)存映射文件
publicstaticvoidmappedFile(Pathfilename){
try(FileChannelfileChannel=FileChannel.open(filename)){
longsize=fileChannel.size();
MappedByteBuffermappedByteBuffer=fileChannel.map(MapMode.READ_ONLY,0,size);
for(inti=0;i<size;i++){
mappedByteBuffer.get(i);
}
}catch(IOExceptione){
e.printStackTrace();
}
}
測試程序也很簡單，大致如下：
longstart=System.currentTimeMillis();
bufferedInputStream(Paths.get(“jialebi.mkv”));
longend=System.currentTimeMillis();
System.out.println(end-start);
四名選手的結(jié)果如下表所示。
辦法時間
普通輸入流龜速，沒有耐煩等出結(jié)果
隨機訪問文件龜速，沒有耐煩等下去
帶緩沖的輸入流29966
內(nèi)存映射文件914
普通輸入流和隨機訪問文件都慢得要命，真的是龜速，我沒有耐煩等候出結(jié)果；帶緩沖的輸入流的表現(xiàn)還不錯，但相比內(nèi)存映射文件就遜色多了。由此得出的結(jié)論就是：內(nèi)存映射文件，上G大文件輕松處置。
05、最后
本篇文章主要引見了Java的內(nèi)存映射文件，MappedByteBuffer是其靈魂，讀取速度快如火箭。另外，一切這些示例和代碼片段都能夠在GitHub上找到——這是一個Maven項目，所以它很容易導(dǎo)入和運轉(zhuǎn)。