java 字节数组复制数据范围 java 数组复制方法
Java数组拷贝的四种方法
Java数组拷贝主要有四种方法,分别是循环赋值,System.arraycopy(),Arrays.copyOf()(或者Arrays.copyOfRange)和clone()方法。下面分别介绍一下这几种拷贝。
循环拷贝(速度相对比较慢)
循环拷贝其实没什么好说的啦,就是用一个for循环进行元素的逐个拷贝,进行深拷贝或者浅复制这个大家可以自己把握。
System.arraycopy(浅拷贝)
这个是系统提供的拷贝方式,也是我们推荐使用的拷贝方式,它是浅拷贝,也就是说对于非基本类型而言,它拷贝的是对象的引用,而不是去新建一个新的对象。通过它的代码我们可以看到,这个方法不是用java语言写的,而是底层用c或者c++实现的,因而速度会比较快。
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos,Object dest, int destPos,int length);
通过源代码我们可以看到,关键字native说明它不是用java语言写的,而是调用其他语言的代码。
Arrays.copyOf(浅拷贝)
这个方法也是浅拷贝,为什么呢?我们看一下它的源代码就知道了。
public static byte[] copyOfRange(byte[] original, int from, int to) {
int newLength = to - from;
if (newLength < 0)
throw new IllegalArgumentException(from + " > " + to);
byte[] copy = new byte[newLength];
System.arraycopy(original, from, copy, 0,
Math.min(original.length - from, newLength));
return copy;
}
实际上它调用的就是System.arraycopy,所以肯定也是浅拷贝。
Object.clone
clone()比较特殊,对于对象而言,它是深拷贝,但是对于数组而言,它是浅拷贝。
对象拷贝
首先讲一下对象的拷贝,它是深拷贝,大家可以用对象去测试一下。下面我们看一下它的源代码:
protected native Object clone() throws CloneNotSupportedException;
这里也有native关键字,所以也是底层的C语言实现的。
还要注意的是,这里修饰符是protected,也就是说,我们创建了一个Object类以后,是不能直接调用这个clone()方法的,因为protected关键字只允许同一个包内的类和它的子类调用,所以我们声明一个object类时,肯定不是同一个包内,所以就不能去调用它。
要调用这个方法,就需要我们写一个类,然后声明实现cloneable接口就好了,不需要去显示地声明继承于object,因为java中的类如果不显示说明父类的话,默认父类就是object。然后我们继承这个方法:
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// TODO Auto-generated method stub
return super.clone();
}
这里需要是,为了能够在不同包内去调用这个方法,我们需要把这个权限升级为public。现在我们就可以调用这个类的clone()方法去拷贝我们的类了。
数组拷贝
对于数组而言,它不是简单的将引用赋值为另外一个数组引用,而是创建一个新的数组。但是我们知道,对于数组本身而言,它它的元素是对象的时候,本来数组每个元素中保存的就是对象的引用,所以,拷贝过来的数组自然而言也是对象的引用,所以对于数组对象元素而言,它又是浅拷贝。我们用以下代码验证一下:
class Aby implements Cloneable{
public int i;
public Aby(int i) {
this.i = i;
}
@Override
public Object clone() throws CloneNotSupportedException {
// TODO Auto-generated method stub
return super.clone();
}
}
public class Solution {
public static void main(String[] args) throws CloneNotSupportedException {
Aby aby1 = new Aby(1);
Aby aby2 = (Aby) aby1.clone();
aby1.i = 2;
System.out.println(aby1.i); //2
System.out.println(aby2.i); //1
Aby[] arr = {aby1,aby2};
Aby[] arr2 = arr.clone();
arr2[0].i = 3;
System.out.println(arr[0].i); //3
System.out.println(arr2[0].i); //3
}
}
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【Netty】「萌新入门」(七)ByteBuf 的性能优化-堆内存的分配和释放都是由 Java 虚拟机自动管理的,这意味着它们可以快速地被分配和释放,但是也会产生一些开销。 直接内存需要手动分配和释放,因为它由操作系统管理,这使得分配和释放的速度更快,但是也需要更多的系统资源。 另外,直接内存可以映射到本地文件中,这对于需要频繁读写文件的应用程序非常有用。 此外,直接内存还可以避免在使用 NIO 进行网络传输时发生数据拷贝的情况。在使用传统的 I/O 时,数据必须先从文件或网络中读取到堆内存中,然后再从堆内存中复制到直接缓冲区中,最后再通过 SocketChannel 发送到网络中。而使用直接缓冲区时,数据可以直接从文件或网络中读取到直接缓冲区中,并且可以直接从直接缓冲区中发送到网络中,避免了不必要的数据拷贝和内存分配。 通过 ByteBufAllocator.DEFAULT.directBuffer 方法来创建基于直接内存的 ByteBuf: ByteBuf directBuf = ByteBufAllocator.DEFAULT.directBuffer(16); 通过 ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer 方法来创建基于堆内存的 ByteBuf: ByteBuf heapBuf = ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer(16); 注意: 直接内存是一种特殊的内存分配方式,可以通过在堆外申请内存来避免 JVM 堆内存的限制,从而提高读写性能和降低 GC 压力。但是,直接内存的创建和销毁代价昂贵,因此需要慎重使用。 此外,由于直接内存不受 JVM 垃圾回收的管理,我们需要主动释放这部分内存,否则会造成内存泄漏。通常情况下,可以使用 ByteBuffer.clear 方法来释放直接内存中的数据,或者使用 ByteBuffer.cleaner 方法来手动释放直接内存空间。 测试代码: public static void testCreateByteBuf { ByteBuf buf = ByteBufAllocator.DEFAULT.buffer(16); System.out.println(buf.getClass); ByteBuf heapBuf = ByteBufAllocator.DEFAULT.heapBuffer(16); System.out.println(heapBuf.getClass); ByteBuf directBuf = ByteBufAllocator.DEFAULT.directBuffer(16); System.out.println(directBuf.getClass); } 运行结果: class io.netty.buffer.PooledUnsafeDirectByteBuf class io.netty.buffer.PooledUnsafeHeapByteBuf class io.netty.buffer.PooledUnsafeDirectByteBuf 池化技术 在 Netty 中,池化技术指的是通过对象池来重用已经创建的对象,从而避免了频繁地创建和销毁对象,这种技术可以提高系统的性能和可伸缩性。 通过设置 VM options,来决定池化功能是否开启: -Dio.netty.allocator.type={unpooled|pooled} 在 Netty 4.1 版本以后,非 Android 平台默认启用池化实现,Android 平台启用非池化实现; 这里我们使用非池化功能进行测试,依旧使用的是上面的测试代码 testCreateByteBuf,运行结果如下所示: class io.netty.buffer.UnpooledByteBufAllocator$InstrumentedUnpooledUnsafeDirectByteBuf class io.netty.buffer.UnpooledByteBufAllocator$InstrumentedUnpooledUnsafeHeapByteBuf class io.netty.buffer.UnpooledByteBufAllocator$InstrumentedUnpooledUnsafeDirectByteBuf 可以看到,ByteBuf 类由 PooledUnsafeDirectByteBuf 变成了 UnpooledUnsafeDirectByteBuf; 在没有池化的情况下,每次使用都需要创建新的 ByteBuf 实例,这个操作会涉及到内存的分配和初始化,如果是直接内存则代价更为昂贵,而且频繁的内存分配也可能导致内存碎片问题,增加 GC 压力。 使用池化技术可以避免频繁内存分配带来的开销,并且重用池中的 ByteBuf 实例,减少了内存占用和内存碎片问题。另外,池化技术还可以采用类似 jemalloc 的内存分配算法,进一步提升分配效率。 在高并发环境下,池化技术的优点更加明显,因为内存的分配和释放都是比较耗时的操作,频繁的内存分配和释放会导致系统性能下降,甚至可能出现内存溢出的风险。使用池化技术可以将内存分配和释放的操作集中到预先分配的池中,从而有效地降低系统的内存开销和风险。 内存释放 当在 Netty 中使用 ByteBuf 来处理数据时,需要特别注意内存回收问题。 Netty 提供了不同类型的 ByteBuf 实现,包括堆内存(JVM 内存)实现 UnpooledHeapByteBuf 和堆外内存(直接内存)实现 UnpooledDirectByteBuf,以及池化技术实现的 PooledByteBuf 及其子类。 UnpooledHeapByteBuf:通过 Java 的垃圾回收机制来自动回收内存; UnpooledDirectByteBuf:由于 JVM 的垃圾回收机制无法管理这些内存,因此需要手动调用 release 方法来释放内存; PooledByteBuf:使用了池化机制,需要更复杂的规则来回收内存; 由于池化技术的特殊性质,释放 PooledByteBuf 对象所使用的内存并不是立即被回收的,而是被放入一个内存池中,待下次分配内存时再次使用。因此,释放 PooledByteBuf 对象的内存可能会延迟到后续的某个时间点。为了避免内存泄漏和占用过多内存,我们需要根据实际情况来设置池化技术的相关参数,以便及时回收内存; Netty 采用了引用计数法来控制 ByteBuf 对象的内存回收,在博文 「源码解析」ByteBuf 的引用计数机制 中将会通过解读源码的形式对 ByteBuf 的引用计数法进行深入理解; 每个 ByteBuf 对象被创建时,都会初始化为1,表示该对象的初始计数为1。 在使用 ByteBuf 对象过程中,如果当前 handler 已经使用完该对象,需要通过调用 release 方法将计数减1,当计数为0时,底层内存会被回收,该对象也就被销毁了。此时即使 ByteBuf 对象还在,其各个方法均无法正常使用。 但是,如果当前 handler 还需要继续使用该对象,可以通过调用 retain 方法将计数加1,这样即使其他 handler 已经调用了 release 方法,该对象的内存仍然不会被回收。这种机制可以有效地避免了内存泄漏和意外访问已经释放的内存的情况。 一般来说,应该尽可能地保证 retain 和 release 方法成对出现,以确保计数正确。
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