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java nio中文件读写不管是普通文件读写#xff0c;还是基于mmap实现零拷贝#xff0c;都离不开FileChannel这个类。
随便打开RocketMQ 源码搜索FileChannel
就可以看到使用频率 kafka也是 所以在java中文件读写FileCh… 这里是小奏,觉得文章不错可以关注公众号小奏技术 背景
java nio中文件读写不管是普通文件读写还是基于mmap实现零拷贝都离不开FileChannel这个类。
随便打开RocketMQ 源码搜索FileChannel
就可以看到使用频率 kafka也是 所以在java中文件读写FileChannel尤为重用
java文件读写全流程 这里说的仅仅是FileChannel基于堆内存(HeapByteBuffer)的文件读写。
如果是mmap或者堆外内存可能有些步骤会省略相当于有一些优化
FileChannel调用read将HeapByteBuffer拷贝到DirectByteBufferJVM在native层使用read系统调用进行文件读取, 这里需要进行上下文切换从用户态进入内核态JVM 进程进入虚拟文件系统层,查看文件数据再page cache是否缓存如果有则直接从page cache读取并返回到DirectByteBuffer如果请求文件数据不在page caceh则进入文件系统。通过块驱动设备进行真正的IO并进行文件预读比如读取的文件可能只有1-10但是会将1-20都读取磁盘控制器DMA将磁盘中的数据拷贝到page cache中。这里发生了一次数据拷贝(非CPU拷贝)CPU将page cache数据拷贝到DirectByteBuffer因为page cache属于内核空间JVM进程无法直接寻址。这里是发生第二次数据拷贝JVM进程从内核态切换回用户态这里如果使用的是堆内存(HeapByteBuffer),实际还需要将堆外内存DirectByteBuffer拷贝到堆内存(HeapByteBuffer)
FileChannel读写文件(非MMAP)
public static void main(String[] args) {String filename 小奏技术.txt;String content Hello, 小奏技术.;// 写入文件writeFile(filename, content);// 读取文件System.out.println(Reading from file:);readFile(filename);}public static void writeFile(String filename, String content) {// 创建文件对象File file new File(filename);// 确保文件存在if (!file.exists()) {try {boolean created file.createNewFile();if (!created) {System.err.println(Unable to create file: filename);return;}} catch (Exception e) {System.err.println(An error occurred while creating the file: e.getMessage());return;}}// 使用FileChannel写入文件try (RandomAccessFile randomAccessFile new RandomAccessFile(file, rw);FileChannel fileChannel randomAccessFile.getChannel()) {ByteBuffer buffer ByteBuffer.allocate(content.getBytes().length);buffer.put(content.getBytes());buffer.flip(); // 切换到读模式while (buffer.hasRemaining()) {fileChannel.write(buffer);}} catch (Exception e) {System.err.println(An error occurred while writing to the file: e.getMessage());}}public static void readFile(String filename) {// 使用FileChannel读取文件try (RandomAccessFile randomAccessFile new RandomAccessFile(filename, r);FileChannel fileChannel randomAccessFile.getChannel()) {ByteBuffer buffer ByteBuffer.allocate((int) fileChannel.size());while (fileChannel.read(buffer) 0) {// Do nothing, just read}// 切换到读模式buffer.flip(); /* while (buffer.hasRemaining()) {System.out.print((char) buffer.get());}*/Charset charset StandardCharsets.UTF_8; String fileContent charset.decode(buffer).toString();System.out.print(fileContent);} catch (Exception e) {System.err.println(An error occurred while reading the file: e.getMessage());}}
这里需要注意的一个细节 我们分配的内存的方式是
ByteBuffer.allocate()这里我们可以进入看看源码 实际构造的是HeapByteBuffer也就是JVM的堆内存
如果我们使用
ByteBuffer.allocateDirect()则构造的是堆外内存DirectByteBuffer
HeapByteBuffer和DirectByteBuffer文件读写区别
我们看看FileChannel read方法 发现IO相关的处理被封装在IOUtil
我们继续看看IOUtil的write方法 可以看到如果是DirectBuffer则可以直接写
如果是HeapByteBuffer则需要转换为DirectByteBuffer 为什么要在DirectByteBuffer做一层转换
主要是HeapByteBuffer受JVM管理也就是会受到GC影响
如果在进行native调用的时候发生了GC会导致HeapByteBuffer的内容出现错误
具体详细的说明可以看看这篇MappedByteBuffer VS FileChannel从内核层面对比两者的性能差异
讲解的非常清晰
参考
MappedByteBuffer VS FileChannel从内核层面对比两者的性能差异
