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Java使用BIO和NIO進行檔案操作對比程式碼示例

阿新 • • 發佈：2020-05-14

什麼是Java NIO?

同步非阻塞io模式，拿燒開水來說，NIO的做法是叫一個執行緒不斷的輪詢每個水壺的狀態，看看是否有水壺的狀態發生了改變，從而進行下一步的操作。
Java NIO有三大組成部分：Buffer,Channel,Selector，通過事件驅動模式實現了什麼時候有資料可讀的問題。

什麼是Java BIO?

同步阻塞IO模式，資料的讀取寫入必須阻塞在一個執行緒內等待其完成。這裡使用那個經典的燒開水例子，這裡假設一個燒開水的場景，有一排水壺在燒開水，BIO的工作模式就是， 叫一個執行緒停留在一個水壺那，直到這個水壺燒開，才去處理下一個水壺。但是實際上執行緒在等待水壺燒開的時間段什麼都沒有做。不知道io操作中什麼時候有資料可讀，所以一直是阻塞的模式。

1、讀檔案

package com.zhi.test;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;

/**
 * 檔案讀取，緩衝區大小（BF_SIZE）對NIO的效能影響特別大，對BIO無影響<br>
 * 10M的檔案，BIO耗時87毫秒，NIO耗時68毫秒，Files.read耗時62毫秒
 * 
 * @author 張遠志
 * @since 2020年5月9日19:20:49
 *
 */
public class FileRead {
  /**
   * 緩衝區大小
   */
  private static final int BF_SIZE = 1024;

  /**
   * 使用BIO讀取檔案
   * 
   * @param fileName 待讀檔名
   * @return
   * @throws IOException
   */
  public static String bioRead(String fileName) throws IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    try {
      FileReader reader = new FileReader(fileName);

      StringBuffer buf = new StringBuffer();
      char[] cbuf = new char[BF_SIZE];
      while (reader.read(cbuf) != -1) {
        buf.append(cbuf);
      }
      reader.close();
      return buf.toString();
    } finally {
      System.out.println("使用BIO讀取檔案耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
    }
  }

  /**
   * 使用NIO讀取檔案
   * 
   * @param fileName 待讀檔名
   * @return
   * @throws IOException
   */
  public static String nioRead1(String fileName) throws IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    try {
      FileInputStream input = new FileInputStream(fileName);
      FileChannel channel = input.getChannel();

      CharsetDecoder decoder = Charset.defaultCharset().newDecoder();
      StringBuffer buf = new StringBuffer();
      CharBuffer cBuf = CharBuffer.allocate(BF_SIZE);
      ByteBuffer bBuf = ByteBuffer.allocate(BF_SIZE);
      while (channel.read(bBuf) != -1) {
        bBuf.flip();
        decoder.decode(bBuf,cBuf,false); // 解碼，byte轉char，最後一個引數非常關鍵
        bBuf.clear();
        buf.append(cBuf.array(),cBuf.position());
        cBuf.compact(); // 壓縮
      }
      input.close();
      return buf.toString();
    } finally {
      System.out.println("使用NIO讀取檔案耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
    }
  }

  /**
   * 使用Files.read讀取檔案
   * 
   * @param fileName 待讀檔名
   * @return
   * @throws IOException
   */
  public static String nioRead2(String fileName) throws IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    try {
      byte[] byt = Files.readAllBytes(Paths.get(fileName));
      return new String(byt);
    } finally {
      System.out.println("使用Files.read讀取檔案耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
    }
  }

  public static void main(String[] args) throws IOException {
    String fileName = "E:/source.txt";
    FileRead.bioRead(fileName);
    FileRead.nioRead1(fileName);
    FileRead.nioRead2(fileName);
  }
}

2、寫檔案

package com.zhi.test;

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

/**
 * 檔案寫<br>
 * 10M的資料，BIO耗時45毫秒，NIO耗時42毫秒，Files.write耗時24毫秒
 * 
 * @author 張遠志
 * @since 2020年5月9日21:04:40
 *
 */
public class FileWrite {
  /**
   * 使用BIO進行檔案寫
   * 
   * @param fileName 檔名稱
   * @param content 待寫記憶體
   * @throws IOException
   */
  public static void bioWrite(String fileName,String content) throws IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    try {
      FileWriter writer = new FileWriter(fileName);
      writer.write(content);
      writer.close();
    } finally {
      System.out.println("使用BIO寫檔案耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
    }
  }

  /**
   * 使用NIO進行檔案寫
   * 
   * @param fileName 檔名稱
   * @param content 待寫記憶體
   * @throws IOException
   */
  public static void nioWrite1(String fileName,String content) throws IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    try {
      FileOutputStream out = new FileOutputStream(fileName);
      FileChannel channel = out.getChannel();
      ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(content.getBytes());
      channel.write(buf);
      out.close();
    } finally {
      System.out.println("使用NIO寫檔案耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
    }
  }

  /**
   * 使用Files.write進行檔案寫
   * 
   * @param fileName 檔名稱
   * @param content 待寫記憶體
   * @throws IOException
   */
  public static void nioWrite2(String fileName,String content) throws IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    try {
      File file = new File(fileName);
      if (!file.exists()) {
        file.createNewFile();
      }
      Files.write(file.toPath(),content.getBytes(),StandardOpenOption.WRITE);
    } finally {
      System.out.println("使用Files.write寫檔案耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
    }
  }

  public static void main(String[] args) throws IOException {
    String content = FileRead.nioRead2("E:/source.txt");
    String target1 = "E:/target1.txt",target2 = "E:/target2.txt",target3 = "E:/target3.txt";
    FileWrite.bioWrite(target1,content);
    FileWrite.nioWrite1(target2,content);
    FileWrite.nioWrite2(target3,content);
  }
}

3、複製檔案

package com.zhi.test;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;

/**
 * 檔案複製<br>
 * 10M的檔案，bio耗時56毫秒，nio耗時12毫秒，Files.copy耗時10毫秒
 * 
 * @author 張遠志
 * @since 2020年5月9日17:18:01
 *
 */
public class FileCopy {
  /**
   * 使用BIO複製一個檔案
   * 
   * @param target 原始檔
   * @param source 目標檔案
   * 
   * @throws IOException
   */
  public static void bioCopy(String source,String target) throws IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    try {
      FileInputStream fin = new FileInputStream(source);
      FileOutputStream fout = new FileOutputStream(target);

      byte[] byt = new byte[1024];
      while (fin.read(byt) > -1) {
        fout.write(byt);
      }

      fin.close();
      fout.close();
    } finally {
      System.out.println("使用BIO複製檔案耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
    }
  }

  /**
   * 使用NIO複製一個檔案
   * 
   * @param target 原始檔
   * @param source 目標檔案
   * 
   * @throws IOException
   */
  public static void nioCopy1(String source,String target) throws IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    try {
      FileInputStream fin = new FileInputStream(source);
      FileChannel inChannel = fin.getChannel();
      FileOutputStream fout = new FileOutputStream(target);
      FileChannel outChannel = fout.getChannel();

      inChannel.transferTo(0,inChannel.size(),outChannel);

      fin.close();
      fout.close();
    } finally {
      System.out.println("使用NIO複製檔案耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
    }
  }

  /**
   * 使用Files.copy複製一個檔案
   * 
   * @param target 原始檔
   * @param source 目標檔案
   * 
   * @throws IOException
   */
  public static void nioCopy2(String source,String target) throws IOException {
    long startTime = System.currentTimeMillis();
    try {
      File file = new File(target);
      if (file.exists()) {
        file.delete();
      }
      Files.copy(Paths.get(source),file.toPath());
    } finally {
      System.out.println("使用Files.copy複製檔案耗時：" + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "毫秒");
    }
  }

  public static void main(String[] args) throws IOException {
    String source = "E:/source.txt";
    String target1 = "E:/target1.txt",target3 = "E:/target3.txt";
    FileCopy.bioCopy(source,target1);
    FileCopy.nioCopy1(source,target2);
    FileCopy.nioCopy2(source,target3);
  }
}

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支援我們。

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