Vergleich der Dateikopierleistung zwischen io und nio in Java

1. Im herkömmlichen JAVA-IO-System ist der Prozess zum Lesen von Festplattendateidaten wie folgt:

Nehmen Sie die FileInputStream-Klasse als Beispiel. Diese Klasse verfügt über eine read(byte b[])-Methode. Byte b[] ist der Puffer, in dem wir Lesevorgänge im Benutzerbereich speichern möchten. Anhand des Quellcodes der Methode read(byte b[]) können wir sehen, dass sie intern die Methode readBytes(b, 0, b.length) und die Methode readBytes(b, 0, b.length) aufruft ist eine native Methode (d. h. eine lokale Methode) und initiiert schließlich einen Systemaufruf über diese lokale Methode, dh den Aufruf der read()-Methode des Systemkerns. In diesem Prozess liest der Kernel Daten von der Festplatte , Der Festplattencontroller liest die Daten von der Festplatte über den DMA-Vorgang. Rufen Sie den Kernelpuffer ab. Dieser Vorgang hängt nicht von der CPU ab. Der Benutzerprozess kopiert dann die Daten vom Kernel-Puffer in den User-Space-Puffer. Der Benutzerprozess liest dann Daten aus dem Benutzerraumpuffer. Denn Benutzerprozesse können nicht direkt auf die Hardware zugreifen. Daher muss der Kernel als Vermittler fungieren, um die Datei zu lesen.

Der gesamte Prozess ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

2. Seit JAVA 1.4 hat JAVA das Konzept des Dateikanals in NIO eingeführt. Der größte Unterschied zum herkömmlichen IO ist: traditionelles IO Es basiert auf Byte (Byte) und Stream (Stream), während NIO auf Buffer (Puffer) und Channel (Kanal) basiert. Die API stellt eine FileChannel-Klasse und einen Selector (Selektor) bereit, die dem herkömmlichen IO ähneln. Streams sind verknüpft. Der Dateikanal kann über FileInputStream oder FileOutputStream abgerufen werden, und wir können Dateien über den Kanal lesen und schreiben.

3． JAVA NIO führt auch das Konzept der Dateispeicherzuordnung ein: Die meisten modernen Betriebssysteme unterstützen die Zuordnung des virtuellen Speichers, sodass wir die Kernelraumadresse und die virtuelle Adresse des Benutzerraums derselben physischen Adresse zuordnen können, sodass die DMA-Hardware (nur darauf zugreifen kann). physische Speicheradresse) kann den Puffer füllen, der sowohl für den Kernel als auch für Benutzerraumprozesse sichtbar ist. Wie in der Abbildung unten gezeigt

Schauen wir uns den Vergleich der Dateikopierzeit mit IO, BufferedIO bzw. NIO an: 11 MB Audiodatei

Die herkömmliche IO-Methode zum Realisieren des Dateikopierens dauert 21 ms
Die Verwendung der NIO-Dateikanalmethode zum Realisieren des Dateikopierens dauert 16 ms
Die Verwendung der NIO-Dateispeicherzuordnung und des Dateikanals zum Realisieren des Dateikopierens dauert 7 ms
Verwenden der FileUtils-Dateikopier-Toolklasse Zeit Verbrauch: 53 ms

package com.maystar.utils;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.MappedByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

import org.apache.commons.io.FileUtils;

public class FileCopyTest { 
     
      public  static  void main(String[] args) throws Exception { 
     
         String sourcePath = "F:\glzmv.mp3"; 
     
         String destPath1 = "F:\glzmvCopy1.mp3"; 
     
         String destPath2 = "F:\glzmvCopy2.mp3"; 
     
         String destPath3 = "F:\glzmvCopy3.mp3"; 
         
         String destPath4 = "F:\glzmvCopy4.mp3"; 
         long t1 = System.currentTimeMillis(); 
    
         traditionalCopy(sourcePath,destPath1); 
     
         long t2 = System.currentTimeMillis(); 
     
         System.out.println("传统IO方法实现文件拷贝耗时:" (t2-t1) "ms"); 
     
         nioCopy(sourcePath,destPath2); 
     
         long t3 = System.currentTimeMillis(); 
     
         System.out.println("利用NIO文件通道方法实现文件拷贝耗时:" (t3-t2) "ms"); 
         nioCopy2(sourcePath,destPath3); 
     
         long t4 = System.currentTimeMillis(); 
     
         System.out.println("利用NIO文件内存映射及文件通道实现文件拷贝耗时:" (t4-t3) "ms"); 
         
         nioCopy3(sourcePath,destPath4); 
         long t5 = System.currentTimeMillis(); 
         System.out.println("利用FileUtils文件拷贝耗时:" (t5-t4) "ms"); 
      } 
      private  static  void nioCopy3(String sourcePath, String destPath) throws Exception { 
             
          File source = new File(sourcePath); 
      
          File dest = new File(destPath); 
      
      
         FileUtils.copyFile(source, dest);//查看源码commons-io-2.4也使用的是nio操作,实现类似nioCopy操作，但是为什么效率比nioCopy要低, 原因是在FileUtils.copyFile ist eine Datei mit der Funktion „doCopyFile“. 🎜>       } 
      
      private  static  void nioCopy2(String sourcePath, String destPath) wirft Ausnahme { 
     
         File source = new File(sourcePath); 
     
         File dest = new File(destPath); 
     
         if(!dest.exists()) { 
     
             dest.createNewFile(); 
         } 
         FileInputStream fis = new FileInputStream(source); 
     
         FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest); 
     
         FileChannel sourceCh = fis.getChannel(); 
     
         FileChannel destCh = fos.getChannel(); 
     
         MappedByteBuffer mbb = sourceCh.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, sourceCh.size()); 
     
         destCh.write(mbb); 
     
         sourceCh.close(); 
     
         destCh.close(); 
     
      } 
     
      private  static  void TraditionalCopy(String sourcePath, String destPath) löst eine Ausnahme aus{ 
     
         Dateiquelle = neue Datei(Quellenpfad); 
     
         File dest = new File(destPath); 
     
         if(!dest.exists()) { 
    
            dest.createNewFile(); 
    
        } 
    
        FileInputStream fis = new FileInputStream(source); 
    
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest); 
    
        byte [] buf = neues Byte [fis.available()]; 
    
        int len ​​= 0; 
    
        while((len = fis.read(buf)) != -1) { 
    
            fos.write(buf, 0, len); 
    
        } 
    
        fis.close(); 
    
        fos.close(); 
    
     } 
    
     private  static  void nioCopy(String sourcePath, String destPath) throws Exception{ 
    
        File source = new File(sourcePath); 
    
        File dest = new File(destPath); 
    
        if(!dest.exists()) { 
    
            dest.createNewFile(); 
    
        } 
    
        FileInputStream fis = new FileInputStream(source); 
    
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream(dest); 
    
        FileChannel sourceCh = fis.getChannel(); 
       
    
        FileChannel destCh = fos.getChannel(); 
        destCh.transferFrom(sourceCh, 0, sourceCh.size()); 
    
        sourceCh.close(); 
    
        destCh.close(); 
    
     } 
    
 }