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Java ByteBuffer 性能问题

coder 2023-08-28 原文

在处理多个千兆字节的文件时,我注意到一些奇怪的事情:似乎使用文件 channel 从一个文件读取到一个用 allocateDirect 分配的重复使用的 ByteBuffer 对象比从 MappedByteBuffer 读取慢得多,事实上它甚至比读取更慢使用常规读取调用转换为字节数组!

我期望它(几乎)与从映射字节缓冲区读取一样快,因为我的 ByteBuffer 是使用 allocateDirect 分配的,因此读取应该直接在我的字节缓冲区中结束,没有任何中间副本。

我现在的问题是:我做错了什么?还是 bytebuffer+filechannel 真的比普通的 io/mmap 慢?

在下面的示例代码中,我还添加了一些将读取的内容转换为长值的代码,因为这是我的真实代码经常做的事情。我希望 ByteBuffer getLong() 方法比我自己的字节洗牌器快得多。

测试结果: map :3.828 字节缓冲区:55.097 常规输入/输出:38.175

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.FileChannel.MapMode;
import java.nio.MappedByteBuffer;

class testbb {
    static final int size = 536870904, n = size / 24;

    static public long byteArrayToLong(byte [] in, int offset) {
        return ((((((((long)(in[offset + 0] & 0xff) << 8) | (long)(in[offset + 1] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 2] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 3] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 4] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 5] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 6] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 7] & 0xff);
    }

    public static void main(String [] args) throws IOException {
        long start;
        RandomAccessFile fileHandle;
        FileChannel fileChannel;

        // create file
        fileHandle = new RandomAccessFile("file.dat", "rw");
        byte [] buffer = new byte[24];
        for(int index=0; index<n; index++)
            fileHandle.write(buffer);
        fileChannel = fileHandle.getChannel();

        // mmap()
        MappedByteBuffer mbb = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, size);
        byte [] buffer1 = new byte[24];
        start = System.currentTimeMillis();
        for(int index=0; index<n; index++) {
                mbb.position(index * 24);
                mbb.get(buffer1, 0, 24);
                long dummy1 = byteArrayToLong(buffer1, 0);
                long dummy2 = byteArrayToLong(buffer1, 8);
                long dummy3 = byteArrayToLong(buffer1, 16);
        }
        System.out.println("mmap: " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0);

        // bytebuffer
        ByteBuffer buffer2 = ByteBuffer.allocateDirect(24);
        start = System.currentTimeMillis();
        for(int index=0; index<n; index++) {
            buffer2.rewind();
            fileChannel.read(buffer2, index * 24);
            buffer2.rewind();   // need to rewind it to be able to use it
            long dummy1 = buffer2.getLong();
            long dummy2 = buffer2.getLong();
            long dummy3 = buffer2.getLong();
        }
        System.out.println("bytebuffer: " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0);

        // regular i/o
        byte [] buffer3 = new byte[24];
        start = System.currentTimeMillis();
        for(int index=0; index<n; index++) {
                fileHandle.seek(index * 24);
                fileHandle.read(buffer3);
                long dummy1 = byteArrayToLong(buffer1, 0);
                long dummy2 = byteArrayToLong(buffer1, 8);
                long dummy3 = byteArrayToLong(buffer1, 16);
        }
        System.out.println("regular i/o: " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0);
    }
}

因为加载大的部分然后处理它们不是一个选项(我将读取所有地方的数据)我认为我应该坚持使用 MappedByteBuffer。 谢谢大家的建议。

最佳答案

我相信你只是在做微优化,which might just not matter (www.codinghorror.com) .

下面是一个具有更大缓冲区并删除了多余的 seek/setPosition 调用的版本。

  • 当我启用“ native 字节顺序”时(如果机器使用不同的“endian”约定,这实际上是不安全的):
mmap: 1.358
bytebuffer: 0.922
regular i/o: 1.387
  • 当我注释掉顺序语句并使用默认的大端顺序时:
mmap: 1.336
bytebuffer: 1.62
regular i/o: 1.467
  • 您的原始代码:
mmap: 3.262
bytebuffer: 106.676
regular i/o: 90.903

代码如下:

import java.io.File;
import java.io.IOException;
import java.io.RandomAccessFile;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.ByteOrder;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.FileChannel.MapMode;
import java.nio.MappedByteBuffer;

class Testbb2 {
    /** Buffer a whole lot of long values at the same time. */
    static final int BUFFSIZE = 0x800 * 8; // 8192
    static final int DATASIZE = 0x8000 * BUFFSIZE;

    static public long byteArrayToLong(byte [] in, int offset) {
        return ((((((((long)(in[offset + 0] & 0xff) << 8) | (long)(in[offset + 1] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 2] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 3] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 4] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 5] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 6] & 0xff)) << 8 | (long)(in[offset + 7] & 0xff);
    }

    public static void main(String [] args) throws IOException {
        long start;
        RandomAccessFile fileHandle;
        FileChannel fileChannel;

        // Sanity check - this way the convert-to-long loops don't need extra bookkeeping like BUFFSIZE / 8.
        if ((DATASIZE % BUFFSIZE) > 0 || (DATASIZE % 8) > 0) {
            throw new IllegalStateException("DATASIZE should be a multiple of 8 and BUFFSIZE!");
        }

        int pos;
        int nDone;

        // create file
        File testFile = new File("file.dat");
        fileHandle = new RandomAccessFile("file.dat", "rw");

        if (testFile.exists() && testFile.length() >= DATASIZE) {
            System.out.println("File exists");
        } else {
            testFile.delete();
            System.out.println("Preparing file");
            byte [] buffer = new byte[BUFFSIZE];
            pos = 0;
            nDone = 0;
            while (pos < DATASIZE) {
                fileHandle.write(buffer);
                pos += buffer.length;
            }

            System.out.println("File prepared");
        } 
        fileChannel = fileHandle.getChannel();

        // mmap()
        MappedByteBuffer mbb = fileChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, DATASIZE);
        byte [] buffer1 = new byte[BUFFSIZE];
        mbb.position(0);
        start = System.currentTimeMillis();
        pos = 0;
        while (pos < DATASIZE) {
            mbb.get(buffer1, 0, BUFFSIZE);
            // This assumes BUFFSIZE is a multiple of 8.
            for (int i = 0; i < BUFFSIZE; i += 8) {
                long dummy = byteArrayToLong(buffer1, i);
            }
            pos += BUFFSIZE;
        }
        System.out.println("mmap: " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0);

        // bytebuffer
        ByteBuffer buffer2 = ByteBuffer.allocateDirect(BUFFSIZE);
//        buffer2.order(ByteOrder.nativeOrder());
        buffer2.order();
        fileChannel.position(0);
        start = System.currentTimeMillis();
        pos = 0;
        nDone = 0;
        while (pos < DATASIZE) {
            buffer2.rewind();
            fileChannel.read(buffer2);
            buffer2.rewind();   // need to rewind it to be able to use it
            // This assumes BUFFSIZE is a multiple of 8.
            for (int i = 0; i < BUFFSIZE; i += 8) {
                long dummy = buffer2.getLong();
            }
            pos += BUFFSIZE;
        }
        System.out.println("bytebuffer: " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0);

        // regular i/o
        fileHandle.seek(0);
        byte [] buffer3 = new byte[BUFFSIZE];
        start = System.currentTimeMillis();
        pos = 0;
        while (pos < DATASIZE && nDone != -1) {
            nDone = 0;
            while (nDone != -1  && nDone < BUFFSIZE) {
                nDone = fileHandle.read(buffer3, nDone, BUFFSIZE - nDone);
            }
            // This assumes BUFFSIZE is a multiple of 8.
            for (int i = 0; i < BUFFSIZE; i += 8) {
                long dummy = byteArrayToLong(buffer3, i);
            }
            pos += nDone;
        }
        System.out.println("regular i/o: " + (System.currentTimeMillis() - start) / 1000.0);
    }
}

关于Java ByteBuffer 性能问题,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/7738735/

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