使用内存映射文件MMF实现大数据量导出时的内存优化（Windows篇）

路人甲Java 2020-04-22

展开全文

前言

导出功能几乎是所有应用系统必不可少功能，今天我们来谈一谈，如何使用内存映射文件MMF进行内存优化，本文重点介绍使用方法，相关原理可以参考文末的连接

实现

我们以单次导出一个excel举例(csv同理)，excel包含1~n个sheet，在每个sheet中存储的按行和列的坐标在单元格存储具体数据，如果我们要使用MMF，第一个要考虑的就是如何将整个excel合理的存储到MMF中。这里我们引入MMF两个对象：

MemoryMappedFile --表示内存映射文件

MemoryMappedViewAccessor --表示随机访问的内存映射文件视图

使用MemoryMappedFile.CreateNew(string mapName, long capacity)可以得到一个指定名称和指定大小的内存映射文件，以下简称mmf
  * 这里需要注意的是capacity为long类型，以字节为单位，通过计算可知文件大小上限为1G
使用mmf.CreateViewAccessor(long offset, long size)可以得到一个从指定位置开始的指定大小空间的访问器，以下简称accessor
  * 这里同样需要注意的是size的大小，如果加上offset超过文件大小，会报System.UnauthorizedAccessException: Access to the path is denied.
考虑到数据体积和管理成本，这里使用mmf对应sheet，使用accessor对应一行数据
  * 这里有个需要注意的是mmf不能存储引用类型，包括字符串...，折衷先将string转为char[]然后使用WriteArray方法存储，考虑到取数据的时候同样需要使用char[]数组，而数组必须指定长度，我们将数组长度和具体数据都存起来，这样取数据时候的索引也可以计算出来了

数据存储示例：

这面是具体的实现代码：

        //添加外部引用防止被自动GCpublic List<MemoryMappedFile> mmfs = new List<MemoryMappedFile>();/// <summary>/// 写入/// </summary>public void WriteMMF()
        {for(var f = 1; f <= 3; f ++)
            {//每一个File相当于一个excel的一个sheet（一个患者一行）var mmf = MemoryMappedFile.CreateNew($"mmftest{f}", 1024 * 1024 * 1024); //文件大小最大为1Gfor (var row = 0; row < 10; row++)
                {//每一个ViewAccessor相当于excel的一行var accessor = mmf.CreateViewAccessor(row * 1024 * 1024, 1024 * 1024); //通过具体数据量计算空间，offset位移为每个size的长度，size为1Mvar index = 0;for (var i = 0; i < 16384; i++)
                    {//相当于一行的每一个cellvar buffer = ASCIIEncoding.UTF8.GetBytes($"测试第{row}行第{i}个单元格~!");var length = buffer.Length;
                        accessor.Write(index, length);
                        accessor.WriteArray(index + 4, buffer, 0, length);
                        index += (length + 4);
                    }
                }
                mmfs.Add(mmf);
            }
        }/// <summary>/// 读取/// </summary>public void ReadMMF()
        {for (var f = 1; f <= 3; f++)
            {using var mmf = MemoryMappedFile.OpenExisting($"mmftest{f}");for (var row = 0; row < 10; row++)
                {using var accessor = mmf.CreateViewAccessor(row * 1024 * 1024, 1024 * 1024); //通过写数据同时做的记录控制大小var index = 0;for (var i = 0; i < 16384; i++)
                    {var size = accessor.ReadInt32(index);var buffer = new byte[size];
                        accessor.ReadArray(index + 4, buffer, 0, size);var result = ASCIIEncoding.UTF8.GetString(buffer);
                        Console.WriteLine(result);
                        index += (size + 4);
                    }
                }
            }}