NIO中的heap Buffer和direct Buffer区别

时间:2021-10-02 21:09:11

在Java的NIO中,我们一般采用ByteBuffer缓冲区来传输数据,一般情况下我们创建Buffer对象是通过ByteBuffer的两个静态方法:

ByteBuffer.allocate(int capacity);
ByteBuffer.wrap(byte[] array);

查看相关的源码得到

public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
if (capacity < 0)
throw new IllegalArgumentException();
return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
}
public static ByteBuffer wrap(byte[] array,
int offset, int length){
try {
return new HeapByteBuffer(array, offset, length);
} catch (IllegalArgumentException x) {
throw new IndexOutOfBoundsException();
}
}

我们可以很清楚的发现,这两个方法都是实例化HeapByteBuffer来创建的ByteBuffer对象,也就是heap buffer. 其实除了heap buffer以外还有一种buffer,叫做direct buffer。我们也可以创建这一种buffer,通过ByteBuffer.allocateDirect(int capacity)方法,查看JDK源码如下:

public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {
return new DirectByteBuffer(capacity);
}
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;
}

那么heap buffer和direct buffer有什么区别呢?

heap buffer这种缓冲区是分配在堆上面的,直接由Java虚拟机负责垃圾回收,可以直接想象成一个字节数组的包装类。

direct buffer则是通过JNI在Java的虚拟机外的内存中分配了一块缓冲区(所以即使在运行时通过-Xmx指定了Java虚拟机的最大堆内存,还是可以实例化超出该大小的Direct ByteBuffer),该块并不直接由Java虚拟机负责垃圾回收收集,但是在direct buffer包装类被回收时,会通过Java Reference机制来释放该内存块。(但Direct Buffer的JAVA对象是归GC管理的,只要GC回收了它的JAVA对象,操作系统才会释放Direct Buffer所申请的空间)

两者各有优劣势:direct buffer对比 heap buffer:

劣势:创建和释放Direct Buffer的代价比Heap Buffer得要高;

优势:当我们把一个Direct Buffer写入Channel的时候,就好比是“内核缓冲区”的内容直接写入了Channel,这样显然快了,减少了数据拷贝(因为我们平时的read/write都是需要在I/O设备与应用程序空间之间的“内核缓冲区”中转一下的)。而当我们把一个Heap Buffer写入Channel的时候,实际上底层实现会先构建一个临时的Direct Buffer,然后把Heap Buffer的内容复制到这个临时的Direct Buffer上,再把这个Direct Buffer写出去。当然,如果我们多次调用write方法,把一个Heap Buffer写入Channel,底层实现可以重复使用临时的Direct Buffer,这样不至于因为频繁地创建和销毁Direct Buffer影响性能。

结论:Direct Buffer创建和销毁的代价很高,所以要用在尽可能重用的地方。 比如周期长传输文件大采用direct buffer,不然一般情况下就直接用heap buffer 就好。

Refer:

http://blog.csdn.net/u010853261/article/details/53464322

https://www.jianshu.com/p/007052ee3773

http://blog.csdn.net/xieyuooo/article/details/7547435