提升Java IO性能！深入掌握FilterOutputStream类！

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环境说明：Windows 10 + IntelliJ IDEA 2021.3.2 + Jdk 1.8

文章目录

前言
摘要
`FilterOutputStream`类
- 概述
- 优缺点分析
- - 优点：
  - 缺点：
- 应用场景
- 常用使用方法
- 源代码解析
- 提升Java IO性能的技巧
- 测试用例演示
- - 测试代码
  - 测试代码分析
  - 测试结果展示
- 小结
总结
附录源码
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前言

在Java开发中，IO操作是非常常见的需求。如何提升IO的性能是我们需要关注的重点。在Java中，FilterOutputStream类是一个非常重要的类，可以通过它来实现数据的高效输出。本文将深入掌握FilterOutputStream类，分享一些提升Java IO性能的技巧，帮助Java开发者更好地利用Java IO操作。

摘要

本文主要内容如下：

FilterOutputStream类的概述
FilterOutputStream类的使用方法及源代码解析
提升Java IO性能的技巧
测试用例及运行结果展示
全文小结

`FilterOutputStream`类

概述

在Java中，FilterOutputStream类是一个装饰器模式的实现，它继承自OutputStream类。通过它可以对输出流进行装饰，从而增强输出流的功能，比如添加缓冲区、添加压缩等。FilterOutputStream类是Java IO中众多装饰器中的一种，其他常用的装饰器还包括BufferedOutputStream、DataOutputStream等。

优缺点分析

FilterOutputStream是Java IO中的输出流之一，它是一个抽象类，继承自OutputStream。它提供了一组过滤器，可以帮助我们在向OutputStream对象写入数据时，实现对数据的修改或转换。

优点：

可以通过添加过滤器来对数据进行修改或转换，提高程序的灵活性和可扩展性；
可以通过添加多个过滤器，构成一个过滤器流，实现逐层处理数据的功能；
支持字节写入，比字符流更加高效；
可以通过继承FilterOutputStream来实现自定义的过滤器。

缺点：

需要了解各种过滤器的工作原理，增加了开发难度；
过多使用过滤器会影响程序的性能；
只支持字节流，无法处理字符流。

应用场景

数据加密和压缩：可以通过FilterOutputStream来添加加密或压缩过滤器，对数据进行加密或压缩；
二进制数据处理：可以使用FilterOutputStream来处理二进制数据，比如图片、音频等；
自定义格式的数据输出：可以通过继承FilterOutputStream，实现自定义格式的数据输出；
网络流的处理：可以使用FilterOutputStream来添加网络流过滤器，实现对网络流数据的处理。

常用使用方法

FilterOutputStream类提供了很多方法来增强输出流的功能，主要包括：

flush()方法：刷新输出流。
write(byte b[])方法：将字节数组b写入输出流。
write(byte b[], int off, int len)方法：将字节数组b中从偏移量off开始的长度为len的字节写入输出流。
write(int b)方法：将指定的字节写入输出流。
close()方法：关闭输出流。

下面是一个简单的例子，通过FilterOutputStream将字符串写入文件：

package com.example.javase.io.filterOutputStream;import java.io.FileOutputStream;
import java.io.FilterOutputStream;
import java.io.IOException;/*** @Author bug菌* @Date 2023-10-15 20:17*/
public class WriterFilterOutputStream {public static void main(String[] args) throws IOException {String s = "Hello, world!jym!!!";FileOutputStream fos = new FileOutputStream("./template/hello.txt");FilterOutputStream fosFilter = new FilterOutputStream(fos);byte[] bytes = s.getBytes();fosFilter.write(bytes);fosFilter.flush();fosFilter.close();}
}

执行结果如下：

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这里创建了一个FileOutputStream对象fos，然后将它作为参数创建一个FilterOutputStream对象fosFilter。最后，将字符串转换成字节数组，通过write(byte b[])方法将字节数组写入输出流中，并通过flush()方法和close()方法来刷新和关闭输出流。

源代码解析

接下来，我们来分析一下FilterOutputStream类的源代码：

public class FilterOutputStream extends OutputStream {protected OutputStream out;public FilterOutputStream(OutputStream out) {this.out = out;}public void write(int b) throws IOException {out.write(b);}public void write(byte b[]) throws IOException {write(b, 0, b.length);}public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {if ((off | len | (b.length - (len + off)) | (off + len)) < 0) {throw new IndexOutOfBoundsException();}for (int i = 0 ; i < len ; i++) {write(b[off + i]);}}public void flush() throws IOException {out.flush();}public void close() throws IOException {out.close();}
}

在上述代码中，我们可以看到，FilterOutputStream类继承了OutputStream类，并实现了它的五个方法：write(int b)、write(byte[] b)、write(byte[] b, int off, int len)、flush()和close()。其中，write(int b)方法和flush()方法的实现都是调用了输出流的对应方法，而write(byte[] b)、write(byte[] b, int off, int len)方法则是通过循环调用write(int b)方法来实现对字节数组的写入。

提升Java IO性能的技巧

重用缓冲区：如果数据量较大，可以通过重用缓冲区来提高IO性能。一般来说，缓冲区大小应该设置为2的幂次方，这样可以使计算机的读写操作更加高效。
异步IO：使用异步IO可以让应用程序在读取和写入数据时不必等待IO操作完成，从而提高性能。
文件内存映射：文件内存映射可以将文件直接映射到内存中，从而提高IO性能，尤其是在读取大文件时。
压缩输出流：如果需要输出到压缩文件，可以使用GZIPOutputStream或ZipOutputStream等压缩输出流来提高IO性能。

测试用例演示

测试代码

我们使用上面的例子来测试FilterOutputStream类的性能。我们分别测试了使用FileOutputStream和FilterOutputStream写入4MB的文件所需的时间，并对比两者的性能差异。

package com.example.javase.io.filterOutputStream;import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.FilterOutputStream;
import java.io.IOException;/*** @Author bug菌* @Date 2023-10-15 20:06*/
public class FilterOutputStreamTest {public static void main(String[] args) throws IOException {long startTime = System.currentTimeMillis();FileOutputStream fos = new FileOutputStream("./template/hello.txt");for (int i = 0; i < 4 * 1024 * 1024; i++) {fos.write('a');}fos.close();long endTime = System.currentTimeMillis();System.out.println("FileOutputStream Time: " + (endTime - startTime) + " ms");startTime = System.currentTimeMillis();FileOutputStream fos2 = new FileOutputStream("./template/hello.txt");FilterOutputStream fosFilter = new FilterOutputStream(fos2);for (int i = 0; i < 4 * 1024 * 1024; i++) {fosFilter.write('a');}fosFilter.flush();fosFilter.close();endTime = System.currentTimeMillis();System.out.println("FilterOutputStream Time: " + (endTime - startTime) + " ms");}
}

测试代码分析

这段代码演示了如何使用Java中的FilterOutputStream类来写入数据到文件中。主要包括以下步骤：

通过FileOutputStream类创建一个文件输出流对象fos，并将要写入的文件路径传递给构造函数。
通过fos.write()方法将’a’字符写入文件中，这里循环写入了410241024个’a’字符。
关闭文件输出流。
接着，又创建了一个文件输出流对象fos2，并将要写入的文件路径传递给构造函数。
创建一个FilterOutputStream对象fosFilter，并将其构造函数中传入fos2对象。
通过fosFilter.write()方法将’a’字符写入文件中，同样循环写入了410241024个’a’字符。
通过fosFilter.flush()方法将缓冲区的数据刷入文件。
最后关闭fosFilter对象，也就是关闭了fos2对象。
输出写入时间。

总体来说，使用FilterOutputStream类和FileOutputStream类将数据写入文件的方法是类似的，但是FilterOutputStream类提供了对输出流的过滤和处理，例如对数据进行加密解密等操作，因此开销相对较大，速度也较慢。

测试结果展示

测试结果如下：

FileOutputStream Time: 39030 ms
FilterOutputStream Time: 39121 ms

截图如下：

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小结

本文深入掌握了FilterOutputStream类，介绍了其使用方法及源代码解析，并分享了一些提升Java IO性能的技巧。通过测试用例，我们可以看到使用FilterOutputStream会略微降低IO性能，但它仍然是一个非常有用的类，尤其是在需要增强输出流功能的场景中。希望本文能够帮助Java开发者更好地利用Java IO操作，提升程序性能。

总结

本文介绍了Java中FilterOutputStream类的概述、使用方法及源代码解析，同时分享了一些提升Java IO性能的技巧，如重用缓冲区、异步IO、文件内存映射和压缩输出流等。通过测试用例，我们可以看到使用FilterOutputStream会略微降低IO性能，但在需要增强输出流功能的情况下，仍然是一个非常有用的类。希望本文能够帮助Java开发者更好地利用Java IO操作，提升程序性能。