Java MappedByteBuffer 與 RandomAccessFile：高性能文件讀寫與內存映射

MappedByteBuffer 高速緩存文件、RandomAccessFile 隨機訪問深度解析

Java NIO 中 MappedByteBuffer 將文件直接映射到內存，實現極高性能的文件讀寫；RandomAccessFile 支持隨機位置讀寫。本文對比多種方案性能並解析原理。

核心類關係

Buffer (abstract)
  └─ ByteBuffer (abstract)
       └─ MappedByteBuffer (abstract) // 文件內存映射區
// 關鍵字段：hb (byte[] 堆緩存), offset, capacity, position, limit

MappedByteBuffer 通過 FileChannel.map() 創建，映射區與文件保持同步，生命週期直到 GC 回收。

關鍵 API

• RandomAccessFile(File, "rw")：打開文件支持讀寫。
• getChannel()：獲取 FileChannel。
• channel.map(MapMode.READ_WRITE, position, size)：返回 MappedByteBuffer。
• buffer.get(i), buffer.put(i, val)：直接按索引讀寫映射內存。

性能對比實測 (複製 8MB 文件)

結論：MappedByteBuffer 與 自定義緩存的 RandomAccessFile 性能接近且極高，遠超傳統流。緩存大小影響顯著（8KB 最優，80B 極慢）。

完整示例代碼

public class MappedByteBufferDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String src = "F:/Ebook/test.txt", dest = "F:/Ebook/test_copy.txt";
        // 1. MappedByteBuffer
        RandomAccessFile rafi = new RandomAccessFile(src, "r");
        RandomAccessFile rafo = new RandomAccessFile(dest, "rw");
        FileChannel fci = rafi.getChannel(), fco = rafo.getChannel();
        long size = fci.size();
        MappedByteBuffer mbbi = fci.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, size);
        MappedByteBuffer mbbo = fco.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, size);
        for (int i = 0; i < size; i++) mbbo.put(i, mbbi.get(i));
        // 關閉資源...
        
        // 2. RandomAccessFile + 手動緩存
        byte[] buf = new byte[8192];
        int len;
        while ((len = rafi.read(buf)) > 0) rafo.write(buf, 0, len);
    }
}

掌握 MappedByteBuffer 與緩存策略，是 Java 高性能文件處理的關鍵。