最近項目裡有個需求需要實現文件拷貝，在java中文件拷貝流的讀寫，很容易就想到IO中的InputStream和OutputStream之類的，但是上網查了一下文件拷貝也是有很多種方法的，除了IO，還有NIO、Apache提供的工具類、JDK自帶的文件拷貝方法
IO拷貝
<code>public class IOFileCopy {
private static final int BUFFER_SIZE = 1024;
public static void copyFile(String source, String target) {
long start = System.currentTimeMillis();
try(InputStream in = new FileInputStream(new File(source));
OutputStream out = new FileOutputStream(new File(target))) {
byte[] buffer = new byte[BUFFER_SIZE];
int len;
while ((len = in.read(buffer)) > 0) {
out.write(buffer, 0, len);
}
System.out.println(String.format("IO file copy cost %d msc", System.currentTimeMillis() - start));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
/<code>傳統IO中文件讀取過程可以分為以下幾步：
- 內核從磁盤讀取數據到緩衝區，這個過程由磁盤操作器通過DMA操作將數據從磁盤讀取到內核緩衝區，該過程不依賴CPU
- 用戶進程在將數據從內核緩衝區拷貝到用戶空間緩衝區
- 用戶進程從用戶空間緩衝區讀取數據
NIO拷貝
NIO進行文件拷貝有兩種實現方式，一是通過管道，而是通過文件內存內存映射
<code>public class NIOFileCopy {
public static void copyFile(String source, String target) {
long start = System.currentTimeMillis();
try(FileChannel input = new FileInputStream(new File(source)).getChannel();
FileChannel output = new FileOutputStream(new File(target)).getChannel()) {
output.transferFrom(input, 0, input.size());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(String.format("NIO file copy cost %d msc", System.currentTimeMillis() - start));
}
}
/<code>文件內存映射：
把內核空間地址與用戶空間的虛擬地址映射到同一個物理地址，DMA 硬件可以填充對內核與用戶空間進程同時可見的緩衝區了。用戶進程直接從內存中讀取文件內容，應用只需要和內存打交道，不需要進行緩衝區來回拷貝，大大提高了IO拷貝的效率。加載內存映射文件所使用的內存在Java堆區之外
<code>public class NIOFileCopy2 {
public static void copyFile(String source, String target) {
long start = System.currentTimeMillis();
try(FileInputStream fis = new FileInputStream(new File(source));
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(new File(target))) {
FileChannel sourceChannel = fis.getChannel();
FileChannel targetChannel = fos.getChannel();
MappedByteBuffer mappedByteBuffer = sourceChannel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, sourceChannel.size());
targetChannel.write(mappedByteBuffer);
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(String.format("NIO memory reflect file copy cost %d msc", System.currentTimeMillis() - start));
File targetFile = new File(target);
targetFile.delete();
}
}
/<code>NIO內存映射文件拷貝可以分為以下幾步
NIO的內存映射實際上就是少了一次從內核空間拷貝到用戶空間的過程，將對用戶緩衝區的讀改為從內存讀取
Files#copyFile方法
<code>public class FilesCopy {
public static void copyFile(String source, String target) {
long start = System.currentTimeMillis();
try {
File sourceFile = new File(source);
File targetFile = new File(target);
Files.copy(sourceFile.toPath(), targetFile.toPath());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(String.format("FileCopy file copy cost %d msc", System.currentTimeMillis() - start));
}
}
/<code>FileUtils#copyFile方法
使用FileUtils之前需先引入依賴
- 依賴 <dependency> <groupid>commons-io/<groupid> <artifactid>commons-io/<artifactid> <version>2.4/<version> /<dependency>
- FileUtils#copyFile封裝類：FileUtilsCopy.javapublic class FileUtilsCopy { public static void copyFile(String source, String target) { long start = System.currentTimeMillis(); try { FileUtils.copyFile(new File(source), new File(target)); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(String.format("FileUtils file copy cost %d msc", System.currentTimeMillis() - start)); } }
性能比較
既然有這麼多種實現方法，肯定要從中選擇性能最佳的
測試環境：
- windows 10
- CPU 6核
- JDK1.8
測試代碼：PerformTest.java
<code>public class PerformTest {
private static final String source1 = "input/test1.txt";
private static final String source2 = "input/test2.txt";
private static final String source3 = "input/test3.txt";
private static final String source4 = "input/test4.txt";
private static final String target1 = "output/test1.txt";
private static final String target2 = "output/test2.txt";
private static final String target3 = "output/test3.txt";
private static final String target4 = "output/test4.txt";
public static void main(String[] args) {
IOFileCopy.copyFile(source1, target1);
NIOFileCopy.copyFile(source2, target2);
FilesCopy.copyFile(source3, target3);
FileUtilsCopy.copyFile(source4, target4);
}
}
/<code>總共執行了五次，讀寫的文件大小分別為9KB、23KB、239KB、1.77MB、12.7MB
注意：單位均為毫秒
從執行結果來看：
- 文件很小時 => IO > NIO【內存映射】> NIO【管道】 > Files#copy > FileUtils#copyFile
- 在文件較小時 => NIO【內存映射】> IO > NIO【管道】 > Files#copy > FileUtils#copyFile
- 在文件較大時 => NIO【內存映射】> > NIO【管道】> IO > Files#copy > FileUtils#copyFile
- 修改IO緩衝區大小對拷貝效率有影響，但是並不是越大性能越好，稍大於拷貝文件大小即可
文件較小時，IO效率高於NIO，NIO底層實現較為複雜，NIO的優勢不明顯。同時NIO內存映射初始化耗時，所以在文件較小時和IO複製相比沒有優勢
如果追求效率可以選擇NIO的內存映射去實現文件拷貝，但是對於大文件使用內存映射拷貝要格外關注系統內存的使用率。推薦：大文件拷貝使用內存映射，原文是這樣的:
<code>For most operating systems, mapping a file into memory is more
expensive than reading or writing a few tens of kilobytes of data via
the usual {@link #read read} and {@link #write write} methods. From the
standpoint of performance it is generally only worth mapping relatively
large files into memory
/<code>
絕大多數操作系統的內存映射開銷大於IO開銷
同時通過測試結果來看，工具類和JDK提供的文件複製方法效果並不高，如果不追求效率還是可以使用一下，畢竟能少寫一行代碼就少寫一行代碼，寫代碼沒有摸魚來的快樂
來源：https://juejin.im/post/5e2523686fb9a030051f013e
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