《Java源码解析》NIO中的heap Buffer和direct Buffer区别

男娘i 2022-07-14 09:20 215阅读 0赞

heap buffer 和 direct buffer区别

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:

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

查看JDK的NIO的源代码关于这两个部分:

  1. /**allocate()函数的源码**/
  2. public static ByteBuffer allocate(int capacity) {
  3. if (capacity < 0)
  4. throw new IllegalArgumentException();
  5. return new HeapByteBuffer(capacity, capacity);
  6. }
  7. /**wrap()函数的源码**/
  8. public static ByteBuffer wrap(byte[] array) {
  9. return wrap(array, 0, array.length);
  10. }
  11. //
  12. public static ByteBuffer wrap(byte[] array,
  13. int offset, int length)
  14. {
  15. try {
  16. return new HeapByteBuffer(array, offset, length);
  17. } catch (IllegalArgumentException x) {
  18. throw new IndexOutOfBoundsException();
  19. }
  20. }

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:

  1. public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity) {
  2. return new DirectByteBuffer(capacity);
  3. }

我们发现该函数调用的是DirectByteBuffer(capacity)这个类,这个类就是创建了direct buffer。

那么heap buffer和direct buffer有什么区别呢?

首先解释一下两者的区别:

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。

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