Java文件操作類效率對比

来源:https://www.cnblogs.com/xiaoxi666/archive/2018/08/24/9531893.html
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前言 眾所周知，Java中有多種針對文件的操作類，以面向位元組流和字元流可分為兩大類，這裡以寫入為例： 面向位元組流的：FileOutputStream 和 BufferedOutputStream 面向字元流的：FileWriter 和 BufferedWriter 近年來發展出New I/O ，也叫 ...


前言

眾所周知，Java中有多種針對文件的操作類，以面向位元組流和字元流可分為兩大類，這裡以寫入為例：

面向位元組流的：FileOutputStream 和 BufferedOutputStream

面向字元流的：FileWriter 和 BufferedWriter

近年來發展出New I/O ，也叫NIO，裡面又包裝了兩個類：NewOutputStream 和 NewBufferedWriter

現在，我們建立測試程式，比較這些類寫入文件的性能。

機器配置

  •   Processor Name: Intel Core i7
  •   Processor Speed: 2.2 GHz
  •   Number of Processors: 1
  •   Total Number of Cores: 4
  •   L2 Cache (per Core): 256 KB
  •   L3 Cache: 6 MB
  •   Memory: 16 GB

測試程式

縱向比較：幾種文件操作類向文件中寫入相同行數的內容（每行內容均為“寫入文件Data\n”），比較其耗費時間

橫向比較：對於同一個文件操作類，比較寫入不同行數內容情況下所耗費時間；本文以2的次方指數級增長行數

  1 import java.io.File;
  2 import java.io.FileOutputStream;
  3 import java.io.*;
  4 import java.nio.file.Files;
  5 import java.nio.file.Paths;
  6 
  7 public class testFileIO {
  8 
  9     public static void testDriver () throws IOException {
 10         int maxlineNum = 100000001;//寫入文件的最大行數
 11         int startlineNum = 1;//寫入文件的行數
 12         int Multiplying = 2;//行數增長倍率
 13 
 14         long begin = 0L;
 15         long end = 0L;
 16 
 17         //將時間統計寫入文件Result.txt中
 18         FileWriter fileWriter = new FileWriter("./Result.txt", true);
 19         BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter);
 20 
 21         System.out.println("Test FileOutputStream begin.");
 22         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 23             begin = System.currentTimeMillis();
 24             testFileOutputStream(lineNum);
 25             end = System.currentTimeMillis();
 26             long timeElapse_FileOutputStream = end - begin;
 27             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_FileOutputStream)+"\t");
 28         }
 29         System.out.println("Test FileOutputStream end.\n");
 30 
 31         System.out.println("Test BufferedOutputStream begin.");
 32         bufferedWriter.write("\n");
 33         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 34             begin = System.currentTimeMillis();
 35             testBufferedOutputStream(lineNum);
 36             end = System.currentTimeMillis();
 37             long timeElapse_BufferedOutputStream = end - begin;
 38             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_BufferedOutputStream)+"\t");
 39         }
 40         System.out.println("Test BufferedOutputStream end.\n");
 41 
 42         System.out.println("Test FileWriter begin.");
 43         bufferedWriter.write("\n");
 44         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 45             begin = System.currentTimeMillis();
 46             testFileWriter(lineNum);
 47             end = System.currentTimeMillis();
 48             long timeElapse_FileWriter = end - begin;
 49             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_FileWriter)+"\t");
 50         }
 51         System.out.println("Test FileWriter end.\n");
 52 
 53         System.out.println("Test BufferedWriter begin.");
 54         bufferedWriter.write("\n");
 55         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 56             begin = System.currentTimeMillis();
 57             testBufferedWriter(lineNum);
 58             end = System.currentTimeMillis();
 59             long timeElapse_BufferedWriter = end - begin;
 60             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_BufferedWriter)+"\t");
 61         }
 62         System.out.println("Test BufferedWriter end.\n");
 63 
 64         System.out.println("Test NewOutputStream begin.");
 65         bufferedWriter.write("\n");
 66         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 67             begin = System.currentTimeMillis();
 68             testNewOutputStream(lineNum);
 69             end = System.currentTimeMillis();
 70             long timeElapse_NewOutputStream = end - begin;
 71             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_NewOutputStream)+"\t");
 72         }
 73         System.out.println("Test NewOutputStream end.\n");
 74 
 75         System.out.println("Test NewBufferedWriter begin.");
 76         bufferedWriter.write("\n");
 77         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 78             begin = System.currentTimeMillis();
 79             testNewBufferedWriter(lineNum);
 80             end = System.currentTimeMillis();
 81             long timeElapse_NewBufferedWriter = end - begin;
 82             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_NewBufferedWriter)+"\t");
 83         }
 84         System.out.println("Test NewOutputStream end.\n");
 85 
 86         bufferedWriter.close();
 87     }
 88 
 89     /************************** I/O *****************************/
 90     //面向位元組
 91     public static void testFileOutputStream (int lineNum) throws IOException {
 92         FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("./testFileOutputStream.txt"));
 93         while (--lineNum > 0) {
 94             fileOutputStream.write("寫入文件Data\n".getBytes());
 95         }
 96         fileOutputStream.close();
 97     }
 98 
 99     public static void testBufferedOutputStream (int lineNum) throws IOException {
100         FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("./testBufferedOutputStream.txt"));
101         BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream);
102         while (--lineNum > 0) {
103             bufferedOutputStream.write("寫入文件Data\n".getBytes());
104         }
105         bufferedOutputStream.close();
106     }
107 
108     //面向字元
109     public static void testFileWriter (int lineNum) throws IOException {
110         FileWriter fileWriter = new FileWriter("./testFileWriter.txt");
111         while (--lineNum > 0) {
112             fileWriter.write("寫入文件Data\n");
113         }
114         fileWriter.close();
115     }
116 
117     public static void testBufferedWriter (int lineNum) throws IOException {
118         FileWriter fileWriter = new FileWriter("./testBufferedWriter.txt");
119         BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter);
120         while (--lineNum > 0) {
121             bufferedWriter.write("寫入文件Data\n");
122         }
123         bufferedWriter.close();
124     }
125 
126 
127     /************************** NIO ****************************/
128     public static void testNewOutputStream (int lineNum) throws IOException {
129         OutputStream outputStream = Files.newOutputStream(Paths.get("./testNewOutputStream.txt"));
130         while (--lineNum > 0) {
131             outputStream.write("寫入文件Data\n".getBytes());
132         }
133         outputStream.close();
134     }
135 
136     public static void testNewBufferedWriter (int lineNum) throws IOException {
137         BufferedWriter newBufferedReader = Files.newBufferedWriter(Paths.get("./testNewBufferedWriter.txt"));
138         while (--lineNum > 0) {
139             newBufferedReader.write("寫入文件Data\n");
140         }
141         newBufferedReader.close();
142     }
143 
144 
145     public static void main (String[] args) throws IOException {
146         //多次測試時可清空result.txt文件
147         FileWriter fileWriter = new FileWriter("./Result.txt");
148         testDriver();
149     }
150 }

測試結果

從上圖可以看出，寫入行數超過20W以上時，FileOutputStream和NewOutputStream耗費時間遠遠超出其他4個類。為了清晰，讓我們放大其他4個類的圖：

 

可以看出，這4個類中，BufferWriter和NewBufferedWriter所耗費時間更少，但總體差別不是很大。

讓我們再來看看，寫入26W行數據以下時的情況：

     

 可以看出，在數據量較小的情況下，這4個類所耗費時間的差異並不是很大，在更小的數據量下，它們的效率幾乎沒有差別。

後記

從以上分析可知（註意橫坐標寫入行數是指數級增加的），各個類的時間複雜度大致為O(k)，其中不同的類的k不同，導致了最終巨大的差異。

這裡只給出了測試結果，並未分析其底層實現原理，歡迎評論區留言。

另外，我沒有在其他機器測試，有興趣的小伙伴可以將自己的測試結果發出來，共同進步^_^

附件

本次測試數據結果(若看不清，可以將瀏覽器字體放大，或下載到本地看)

 

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~分割線~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

評論區小伙伴“ andorxor”提出：

XXXOutputStream是用來寫二進位的，你把字元串轉換成位元組數組再寫自然就慢了，主要慢在轉換的過程。

因此，將程式修改，提前把字元和位元組內容都準備好，再次驗證。新程式如下：

  1 import java.io.File;
  2 import java.io.FileOutputStream;
  3 import java.io.*;
  4 import java.nio.file.Files;
  5 import java.nio.file.Paths;
  6 
  7 public class testFileIO {
  8 
  9 
 10     public static void testDriver () throws IOException {
 11         int maxlineNum = 100000001;//寫入文件的最大行數
 12         int startlineNum = 1;//寫入文件的行數
 13         int Multiplying = 2;//行數增長倍率
 14 
 15         String contentChars = "寫入文件Data\n";//每行的內容（字元流）
 16         byte[] contentBytes = "寫入文件Data\n".getBytes();//每行的內容（位元組流）
 17 
 18         long begin = 0L;
 19         long end = 0L;
 20 
 21         //將時間統計寫入文件Result.txt中
 22         FileWriter fileWriter = new FileWriter("./Result.txt", true);
 23         BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter);
 24 
 25         System.out.println("Test FileOutputStream begin.");
 26         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 27             begin = System.currentTimeMillis();
 28             testFileOutputStream(lineNum,contentBytes);
 29             end = System.currentTimeMillis();
 30             long timeElapse_FileOutputStream = end - begin;
 31             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_FileOutputStream)+"\t");
 32         }
 33         System.out.println("Test FileOutputStream end.\n");
 34 
 35         System.out.println("Test BufferedOutputStream begin.");
 36         bufferedWriter.write("\n");
 37         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 38             begin = System.currentTimeMillis();
 39             testBufferedOutputStream(lineNum,contentBytes);
 40             end = System.currentTimeMillis();
 41             long timeElapse_BufferedOutputStream = end - begin;
 42             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_BufferedOutputStream)+"\t");
 43         }
 44         System.out.println("Test BufferedOutputStream end.\n");
 45 
 46         System.out.println("Test FileWriter begin.");
 47         bufferedWriter.write("\n");
 48         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 49             begin = System.currentTimeMillis();
 50             testFileWriter(lineNum,contentChars);
 51             end = System.currentTimeMillis();
 52             long timeElapse_FileWriter = end - begin;
 53             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_FileWriter)+"\t");
 54         }
 55         System.out.println("Test FileWriter end.\n");
 56 
 57         System.out.println("Test BufferedWriter begin.");
 58         bufferedWriter.write("\n");
 59         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 60             begin = System.currentTimeMillis();
 61             testBufferedWriter(lineNum,contentChars);
 62             end = System.currentTimeMillis();
 63             long timeElapse_BufferedWriter = end - begin;
 64             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_BufferedWriter)+"\t");
 65         }
 66         System.out.println("Test BufferedWriter end.\n");
 67 
 68         System.out.println("Test NewOutputStream begin.");
 69         bufferedWriter.write("\n");
 70         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 71             begin = System.currentTimeMillis();
 72             testNewOutputStream(lineNum,contentBytes);
 73             end = System.currentTimeMillis();
 74             long timeElapse_NewOutputStream = end - begin;
 75             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_NewOutputStream)+"\t");
 76         }
 77         System.out.println("Test NewOutputStream end.\n");
 78 
 79         System.out.println("Test NewBufferedWriter begin.");
 80         bufferedWriter.write("\n");
 81         for (int lineNum = startlineNum; lineNum < maxlineNum; lineNum *= Multiplying) {
 82             begin = System.currentTimeMillis();
 83             testNewBufferedWriter(lineNum,contentChars);
 84             end = System.currentTimeMillis();
 85             long timeElapse_NewBufferedWriter = end - begin;
 86             bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_NewBufferedWriter)+"\t");
 87         }
 88         System.out.println("Test NewOutputStream end.\n");
 89 
 90         bufferedWriter.close();
 91     }
 92 
 93     /************************** I/O *****************************/
 94     //面向位元組
 95     public static void testFileOutputStream (int lineNum, byte[] content) throws IOException {
 96         FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("./testFileOutputStream.txt"));
 97         while (--lineNum > 0) {
 98             fileOutputStream.write(content);
 99         }
100         fileOutputStream.close();
101     }
102 
103     public static void testBufferedOutputStream (int lineNum, byte[] content) throws IOException {
104         FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("./testBufferedOutputStream.txt"));
105         BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream);
106         while (--lineNum > 0) {
107             bufferedOutputStream.write(content);
108         }
109         bufferedOutputStream.close();
110     }
111 
112     //面向字元
113     public static void testFileWriter (int lineNum, String content) throws IOException {
114         FileWriter fileWriter = new FileWriter("./testFileWriter.txt");
115         while (--lineNum > 0) {
116             fileWriter.write(content);
117         }
118         fileWriter.close();
119     }
120 
121     public static void testBufferedWriter (int lineNum, String content) throws IOException {
122         FileWriter fileWriter = new FileWriter("./testBufferedWriter.txt");
123         BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter);
124         while (--lineNum > 0) {
125             bufferedWriter.write(content);
126         }
127         bufferedWriter.close();
128     }
129 
130 
131     /************************** NIO ****************************/
132     public static void testNewOutputStream (int lineNum, byte[] content) throws IOException {
133         OutputStream outputStream = Files.newOutputStream(Paths.get("./testNewOutputStream.txt"));
134         while (--lineNum > 0) {
135             outputStream.write(content);
136         }
137         outputStream.close();
138     }
139 
140     public static void testNewBufferedWriter (int lineNum,String content) throws IOException {
141         BufferedWriter newBufferedReader = Files.newBufferedWriter(Paths.get("./testNewBufferedWriter.txt"));
142         while (--lineNum > 0) {
143             newBufferedReader.write(content);
144         }
145         newBufferedReader.close();
146     }
147 
148 
149     public static void main (String[] args) throws IOException {
150         //多次測試時可清空result.txt文件
151         FileWriter fileWriter = new FileWriter("./Result.txt");
152         testDriver();
153     }
154 }
View Code

結果為：

可以看出和前面的案例幾乎沒有差異（圖就不畫了）。

所以XXXOutputStream效率低的原因並不是字元串轉換成位元組數組，而是其本身的實現方式所致。


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  • wpf ToggleButton選中效果和一個登錄界面
    前言 QuestPDF 是一個開源 .NET 庫，用於生成 PDF 文檔。使用了C# Fluent API方式可簡化開發、減少錯誤並提高工作效率。利用它可以輕鬆生成 PDF 報告、發票、導出文件等。 項目介紹 QuestPDF 是一個革命性的開源 .NET 庫，它徹底改變了我們生成 PDF 文檔的方 ...
  • 彈幕樹洞項目功能新增篇
    項目地址 項目後端地址： https://github.com/ZyPLJ/ZYTteeHole 項目前端頁面地址： ZyPLJ/TreeHoleVue (github.com) https://github.com/ZyPLJ/TreeHoleVue 目前項目測試訪問地址： http://tree ...
  • 第27篇 sqlserver2022詳細安裝步驟
    話不多說，直接開乾 一.下載 1.官方鏈接下載： https://www.microsoft.com/zh-cn/sql-server/sql-server-downloads 2.在下載目錄中找到下麵這個小的安裝包 SQL2022-SSEI-Dev.exe，運行開始下載SQL server； 二. ...
  • .NET 開源高性能 MQTT 類庫
    前言 隨著物聯網（IoT）技術的迅猛發展，MQTT（消息隊列遙測傳輸）協議憑藉其輕量級和高效性，已成為眾多物聯網應用的首選通信標準。 MQTTnet 作為一個高性能的 .NET 開源庫，為 .NET 平臺上的 MQTT 客戶端與伺服器開發提供了強大的支持。 本文將全面介紹 MQTTnet 的核心功能 ...
  • Serilog文檔翻譯系列（六） - 可用的接收器、增強器、格式化輸出
    Serilog支持多種接收器用於日誌存儲，增強器用於添加屬性，LogContext管理動態屬性，支持多種輸出格式包括純文本、JSON及ExpressionTemplate。還提供了自定義格式化選項，適用於不同需求。 ...
  • 警惕 Visual Studio 屬性求值副作用導致邏輯不符合預期
    目錄簡介獲取 HTML 文檔解析 HTML 文檔測試參考文章 簡介 動態內容網站使用 JavaScript 腳本動態檢索和渲染數據，爬取信息時需要模擬瀏覽器行為，否則獲取到的源碼基本是空的。 本文使用的爬取步驟如下： 使用 Selenium 獲取渲染後的 HTML 文檔 使用 HtmlAgility ...
  • [使用目前最新版]HybridCLR6.9.0+YooAsset2.2.4實現純C# Unity熱更新方案 (一)
    1.前言 什麼是熱更新 游戲或者軟體更新時，無需重新下載客戶端進行安裝，而是在應用程式啟動的情況下，在內部進行資源或者代碼更新 Unity目前常用熱更新解決方案 HybridCLR，Xlua，ILRuntime等 Unity目前常用資源管理解決方案 AssetBundles，Addressable， ...
  • 在 ASP.NET Core Web API 中使用操作篩選器統一處理通用操作
    本文章主要是在C# ASP.NET Core Web API框架實現向手機發送驗證碼簡訊功能。這裡我選擇是一個互億無線簡訊驗證碼平臺，其實像阿裡雲，騰訊雲上面也可以。 首先我們先去 互億無線 https://www.ihuyi.com/api/sms.html 去註冊一個賬號 註冊完成賬號後，它會送 ...
  • 第28篇 如何.net中實現高效可靠數據同步api
    通過以下方式可以高效，並保證數據同步的可靠性 1.API設計 使用RESTful設計，確保API端點明確，並使用適當的HTTP方法（如POST用於創建，PUT用於更新）。 設計清晰的請求和響應模型，以確保客戶端能夠理解預期格式。 2.數據驗證 在伺服器端進行嚴格的數據驗證，確保接收到的數據符合預期格 ...
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