了解Java缓冲池

缓冲池空间位于垃圾收集器管理的内存之外。这是分配本地堆外内存的一种方法。使用缓冲池有什么好处？为了回答这个问题，让我们首先了解什么是字节缓冲区。

字节缓冲区

非直接缓冲区

ByteBuffer类附带了java.nio包。它允许我们分配直接和非直接字节缓冲区。非直接字节缓冲区没有什么特别的-它们是由ByteBuffer.allocate()和ByteBuffer.wrap()工厂方法创建的HeapByteBuffer的实现。就像该类的名称所暗示的那样，它们是堆上字节缓冲区。那么，在Java堆空间上分配所有缓冲区会不会更容易？为什么有人需要在本机内存中分配某些内容？要回答这个问题，我们需要了解操作系统如何执行I / O操作。任何读或写指令都在连续的字节序列存储区上执行。那么byte[]是否在堆上占据了连续的空间？从技术上讲这很有意义，但是JVM规范没有这样的保证。更有趣的是，规范甚至不能保证堆空间本身是连续的！尽管JVM不太可能将一维原语数组放置在内存中的不同位置，但是Java堆空间中的字节数组不能直接用于本机I / O操作。必须在每次I / O之前将其复制到本机内存，这当然会导致明显的低效率。因此，引入了直接缓冲区。

直接缓冲

直接缓冲区是与Java共享的本机内存块，您可以从中执行直接读取。可以使用ByteBuffer.allocateDirect()工厂方法创建DirectByteBuffer的实例。字节缓冲区是执行I / O操作的最有效方法，因此，它们在许多库和框架中使用，例如在Netty中。

内存映射缓冲区

直接字节缓冲区也可以通过将文件区域直接映射到内存中来创建。换句话说，我们可以将文件的区域加载到可以稍后访问的特定本机内存区域。您可以想象，如果我们需要多次读取文件内容，它可以显着提高性能。借助内存映射文件，后续读取将使用内存中文件的内容，而不是每次需要时都从光盘加载数据。 MappedByteBuffer可以通过创建FileChannel.map()方法。

内存映射文件的另一个优点是，操作系统可以在系统关闭时直接将缓冲区刷新到磁盘。而且，操作系统可以锁定文件的映射部分，使其免受计算机上其他进程的影响。

分配很贵

直接缓冲区的问题之一是分配它们很昂贵。无论缓冲区的大小如何，调用ByteBuffer.allocateDirect()都是一个相对较慢的操作。因此，对于大型和长寿命的缓冲区使用直接缓冲区，或者创建一个大型缓冲区，按需分割部分，并在不再需要它们时将它们返回以重新使用，效率更高。当切片的大小不总是相同时，可能会出现切片问题。当分配和释放不同大小的对象时，初始的大字节缓冲区可能会变得碎片化。与Java堆不同，直接字节缓冲区无法压缩，因为它不是垃圾收集器的目标。

监视缓冲池的使用

如果您对应用程序使用的直接或映射的字节缓冲区的数量感兴趣，则可以使用许多工具（包括VisualVM（带有BufferMonitor插件）和FusionReactor）轻松监视它们。 Java将根据需要增加缓冲池，因此“已使用的直接内存”涵盖了下图的“直接容量”这一事实，这意味着到目前为止分配的所有缓冲内存都在使用中。