几种文件读写方式的性能比较

我会带着你远行 2021-06-10 20:39 517阅读 0赞

###### 文件读写性能受到诸多因素的影响，其中缓冲区是不容忽视的因素 ######

下面看几个示例来比较一下各种文件操作的性能对比

#### 1、单字节拷贝 ####

将一个37M的文件test1.txt读出来然后写入到dest.txt，实现文件的拷贝。  
![在这里插入图片描述][20200908085222735.png_pic_center]  
示例代码：

@Test
    	public void perByteOperation() { 
    		LOGGER.info("开始单字节单字节复制文件...");
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		try (FileInputStream fis = new FileInputStream(TEST_PATH + "test1.txt");
    		     FileOutputStream fos = new FileOutputStream(TEST_PATH + "dest.txt")) { 
    			int i;
    			while ((i = fis.read()) != -1) { 
    				fos.write(i);
    			}
    		} catch (Exception e) { 
    			LOGGER.error("单字节单字节复制文件异常", e);
    		}
    		LOGGER.info("结束单字节单字节复制文件...，耗时：{}ms", System.currentTimeMillis() - start);
    	}

[INFO ][2020/09/08 08:55:03][main] - 开始单字节单字节复制文件...
    [INFO ][2020/09/08 08:57:31][main] - 结束单字节单字节复制文件...，耗时：148090ms

耗时148s，可怕！

#### 2、采用100个字节的缓冲区 ####

示例代码：

@Test
    	public void bufferOperationWith100() { 
    		LOGGER.info("开始带100字节缓冲区复制文件...");
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		try (FileInputStream fis = new FileInputStream(TEST_PATH + "test1.txt");
    		     FileOutputStream fos = new FileOutputStream(TEST_PATH + "dest.txt")) { 
    			byte[] buf = new byte[100];
    			int len;
    			while ((len = fis.read(buf)) != -1) { 
    				fos.write(buf, 0, len);
    			}
    		} catch (Exception e) { 
    			LOGGER.error("带100字节缓冲区复制文件", e);
    		}
    		LOGGER.info("开始带100字节缓冲区复制文件...，耗时：{}ms", System.currentTimeMillis() - start);
    	}

[INFO ][2020/09/08 08:59:05][main] - 开始带100字节缓冲区复制文件...
    [INFO ][2020/09/08 08:59:07][main] - 开始带100字节缓冲区复制文件...，耗时：2237ms

可见，增加了缓冲区之后，速度大大提高了。

#### 3、采用BufferedStream ####

BufferedStream采用了 private static int DEFAULT\_BUFFER\_SIZE = 8192; 8Kb的缓冲区。  
示例代码：

@Test
    	public void bufferStreamByteOperation() { 
    		LOGGER.info("开始带缓冲区复制文件...");
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(TEST_PATH + "test1.txt"));
    		     BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(TEST_PATH + "dest.txt"))) { 
    			int i;
    			while ((i = bis.read()) != -1) { 
    				bos.write(i);
    			}
    		} catch (Exception e) { 
    			LOGGER.error("带缓冲区复制文件文件异常", e);
    		}
    		LOGGER.info("开始带缓冲区复制文件...，耗时：{}ms", System.currentTimeMillis() - start);
    	}

[INFO ][2020/09/08 09:01:18][main] - 开始带缓冲区复制文件...
    [INFO ][2020/09/08 09:01:20][main] - 开始带缓冲区复制文件...，耗时：2350ms

为啥我们使用了缓冲流，没有明显提高呢？原因是虽然读取写入使用了缓冲流，但bos.write(i);方法是按单字节写入的，调用次数过多。

#### 4、在BufferedStream基础上，写入的时候新增一个8KB的缓冲 ####

@Test
    	public void bufferStreamBufferOperation() { 
    		LOGGER.info("bufferStreamBufferOperation开始带缓冲区复制文件...");
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(TEST_PATH + "test1.txt"));
    		     BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(TEST_PATH + "dest.txt"))) { 
    			byte[] buf = new byte[8196];
    			int i;
    			while ((i = bis.read(buf)) != -1) { 
    				bos.write(buf, 0, i);
    			}
    		} catch (Exception e) { 
    			LOGGER.error("带缓冲区复制文件文件异常", e);
    		}
    		LOGGER.info("开始带缓冲区复制文件...，耗时：{}ms", System.currentTimeMillis() - start);
    	}

[INFO ][2020/09/08 09:05:02][main] - bufferStreamBufferOperation开始带缓冲区复制文件...
    [INFO ][2020/09/08 09:05:02][main] - 开始带缓冲区复制文件...，耗时：132ms

#### 5、不采用缓冲流，只新增8KB的缓冲数组 ####

@Test
    	public void streamBufferOperation() { 
    		LOGGER.info("streamBufferOperation开始带缓冲区复制文件...");
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		try (FileInputStream fis = new FileInputStream(TEST_PATH + "test1.txt");
    		     FileOutputStream fos = new FileOutputStream(TEST_PATH + "dest.txt")) { 
    			byte[] buf = new byte[8196];
    			int i;
    			while ((i = fis.read(buf)) != -1) { 
    				fos.write(buf, 0, i);
    			}
    		} catch (Exception e) { 
    			LOGGER.error("带缓冲区复制文件文件异常", e);
    		}
    		LOGGER.info("开始带缓冲区复制文件...，耗时：{}ms", System.currentTimeMillis() - start);
    	}

[INFO ][2020/09/08 09:06:27][main] - streamBufferOperation开始带缓冲区复制文件...
    [INFO ][2020/09/08 09:06:27][main] - 开始带缓冲区复制文件...，耗时：120ms

#### 总结： ####

我们可以看到4,5花费的时间差不多，但我们推荐第4种方案。但在实际代码中每次需要读  
取的字节数很可能不是固定的，有的时候读取几个字节，有的时候读取几百字节，这个时候有一个固定大小较大的缓冲，也就是使用 BufferedInputStream 和  
BufferedOutputStream 做为后备的稳定的二次缓冲，就非常有意义了。

#### 拓展： ####

DMA（直接内存访问），数据从磁盘经过总线直接发送到目标文件，无需经过内存和 CPU 进行数据中转，这种方式更快。

/** * @Description 采用的是DMA（直接内存访问）也就是数据从磁盘经过总线直接发送到目标 * 文件，无需经过内存和 CPU 进行数据中转： * @author chenwb * @date 2020/9/8 9:21 */
    	@Test
    	public void fileChannelOperation() throws IOException { 
    		LOGGER.info("fileChannelOperation开始复制文件...");
    		long start = System.currentTimeMillis();
    		FileChannel in = FileChannel.open(Paths.get(TEST_PATH + "test1.txt"), StandardOpenOption.READ);
    		FileChannel out = FileChannel.open(Paths.get(TEST_PATH + "dest.txt"), StandardOpenOption.CREATE,
    				StandardOpenOption.WRITE);
    		in.transferTo(0, in.size(), out);
    		LOGGER.info("结束复制文件...，耗时：{}ms", System.currentTimeMillis() - start);
    	}

[INFO ][2020/09/08 09:22:30][main] - fileChannelOperation开始复制文件...
    [INFO ][2020/09/08 09:22:30][main] - 结束复制文件...，耗时：48ms

[20200908085222735.png_pic_center]: /images/20210518/4bd1082563754edbb6b6a6e87821a2aa.png