Java IO与NIO来Copy文件的四种方法实现以及性能对比

使用Java的IO与NIO来Copy文件的四种方法实现以及性能对比

FileCopyRunner接口，定义了Copy文件的接口，等下在测试类中使用匿名内部类来实现。

package nio.channel;import java.io.File;public interface FileCopyRunner {void copyFile(File source , File target);
}

测试类：

  • benchmark()：Copy文件ROUNDS（5）次，并且返回耗费的平均时间(1.0F)*elapsed / ROUNDS。
  • close()：关闭资源。

完整代码（下面说四种方法）：

package nio.channel;import java.io.*;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;public class FileCopyDemo {private static final int ROUNDS = 5;private static void benchmark(FileCopyRunner test ,File sourse , File target){long elapsed = 0L;for (int i = 0; i < ROUNDS; i++) {long startTime = System.currentTimeMillis();test.copyFile(sourse , target);elapsed += System.currentTimeMillis() - startTime;target.delete();}System.out.println(test+"："+(1.0F)*elapsed / ROUNDS);}public static void close(Closeable closeable){if(closeable != null){try {closeable.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}public static void main(String[] args) {FileCopyRunner noBufferStreamCopy  = new FileCopyRunner() {@Overridepublic void copyFile(File sourse, File target) {InputStream fin = null;OutputStream fout = null;try {fin = new FileInputStream(sourse);fout = new FileOutputStream(target);int result;while((result = fin.read()) != -1){fout.write(result);}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally{close(fin);close(fout);}}@Overridepublic String toString() {return "noBufferStreamCopy";}};FileCopyRunner bufferedStreamCopy = new FileCopyRunner() {@Overridepublic void copyFile(File sourse, File target) {InputStream fin = null;OutputStream fout = null;try {fin = new BufferedInputStream(new FileInputStream(sourse));fout = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(target));byte[] buffer = new byte[8192];int result;while((result = fin.read(buffer)) != -1){fout.write(buffer , 0 ,result);}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally{close(fin);close(fout);}}@Overridepublic String toString() {return "bufferedStreamCopy";}};FileCopyRunner nioBufferCopy = new FileCopyRunner() {@Overridepublic void copyFile(File sourse, File target) {FileChannel fin = null;FileChannel fout = null;try {fin = new FileInputStream(sourse).getChannel();fout = new FileOutputStream(target).getChannel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8192);while(fin.read(buffer) != -1){buffer.flip(); //开始读模式while(buffer.hasRemaining()){fout.write(buffer);}buffer.clear(); // 开始写模式}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally{close(fin);close(fout);}}@Overridepublic String toString() {return "nioBufferCopy";}};FileCopyRunner nioTransferCopy = new FileCopyRunner() {@Overridepublic void copyFile(File sourse, File target) {FileChannel fin = null;FileChannel fout = null;try {fin = new FileInputStream(sourse).getChannel();fout = new FileOutputStream(target).getChannel();long transferred = 0;long size = fin.size();while(transferred != size){transferred += fin.transferTo(0,size,fout);}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally{close(fin);close(fout);}}@Overridepublic String toString() {return "nioTransferCopy";}};File one = new File("E:\\test\\1.png");File oneCopy = new File("E:\\test\\1-copy.png");System.out.println("---Copying one---");benchmark(noBufferStreamCopy , one , oneCopy);benchmark(bufferedStreamCopy , one , oneCopy);benchmark(nioBufferCopy , one , oneCopy);benchmark(nioTransferCopy , one , oneCopy);File two = new File("E:\\test\\2.mp4");File twoCopy = new File("E:\\test\\2-copy.mp4");System.out.println("---Copying two---");
//        benchmark(noBufferStreamCopy , two , twoCopy);benchmark(bufferedStreamCopy , two , twoCopy);benchmark(nioBufferCopy , two , twoCopy);benchmark(nioTransferCopy , two , twoCopy);File three = new File("E:\\test\\3.mp4");File threeCopy = new File("E:\\test\\3-copy.mp4");System.out.println("---Copying three---");
//        benchmark(noBufferStreamCopy , three , threeCopy);benchmark(bufferedStreamCopy , three , threeCopy);benchmark(nioBufferCopy , three , threeCopy);benchmark(nioTransferCopy , three , threeCopy);File four = new File("E:\\test\\4.avi");File fourCopy = new File("E:\\test\\4-copy.avi");System.out.println("---Copying four---");
//        benchmark(noBufferStreamCopy , four , fourCopy);benchmark(bufferedStreamCopy , four , fourCopy);benchmark(nioBufferCopy , four , fourCopy);benchmark(nioTransferCopy , four , fourCopy);}
}

匿名内部类一：

使用FileInputStream、FileOutputStream来Copy文件，它是一个字节一个字节进行read的，所以也是一个字节一个字节进行write的，read()的源码注释很清楚的写出来了，所以这种方法的性能特别差，等下用较大文件测试时，我们选择跳过这种方法（因为太久了），内部逻辑应该很简单吧，从read()的源码注释可以知道read()的返回值是介于0-255的值，其实就是读取的一个字节（8位）The value byte is returned as an int in the range 0 to 255。

     * Reads the next byte of data from the input stream. The value byte is* returned as an <code>int</code> in the range <code>0</code> to* <code>255</code>. If no byte is available because the end of the stream* has been reached, the value <code>-1</code> is returned. This method* blocks until input data is available, the end of the stream is detected,* or an exception is thrown.

        FileCopyRunner noBufferStreamCopy  = new FileCopyRunner() {@Overridepublic void copyFile(File source, File target) {InputStream fin = null;OutputStream fout = null;try {fin = new FileInputStream(source);fout = new FileOutputStream(target);int result;while((result = fin.read()) != -1){fout.write(result);}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally{close(fin);close(fout);}}@Overridepublic String toString() {return "noBufferStreamCopy";}};

匿名内部类二：

第二种方法使用BufferedInputStream、BufferedOutputStream来进行文件的Copy，它们会产生一个缓冲区，默认大小都是8192字节，源码如下：

    private static int DEFAULT_BUFFER_SIZE = 8192;/*** Creates a <code>BufferedInputStream</code>* and saves its  argument, the input stream* <code>in</code>, for later use. An internal* buffer array is created and  stored in <code>buf</code>.** @param   in   the underlying input stream.*/public BufferedInputStream(InputStream in) {this(in, DEFAULT_BUFFER_SIZE);}

    /*** Creates a new buffered output stream to write data to the* specified underlying output stream.** @param   out   the underlying output stream.*/public BufferedOutputStream(OutputStream out) {this(out, 8192);}

利用缓冲区，会大大提升性能，因为避免了频繁的打开、关闭文件，有了缓冲区，我们每次对文件进行读、写操作，都可以读、写更多字节数据，减少了打开、关闭文件等操作的次数。

        FileCopyRunner bufferedStreamCopy = new FileCopyRunner() {@Overridepublic void copyFile(File source, File target) {InputStream fin = null;OutputStream fout = null;try {fin = new BufferedInputStream(new FileInputStream(source));fout = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(target));byte[] buffer = new byte[8192];int result;while((result = fin.read(buffer)) != -1){fout.write(buffer , 0 ,result);}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally{close(fin);close(fout);}}@Overridepublic String toString() {return "bufferedStreamCopy";}};

 

匿名内部类三：

第三种方法使用NIO中的Channel、Buffer来进行Copy文件。

Java 网络编程-NIO原理概述

和上一种方法一样，这里创建8192字节的Buffer，方便进行性能的对比。

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8192);

下面两种操作，大家应该知道吧，不知道就往下看。

buffer.flip(); //开始读模式

buffer.clear(); // 开始写模式

 源码如下（先不管mark有什么用）：

    private int position = 0;private int limit;private int capacity;public final Buffer flip() {limit = position;position = 0;mark = -1;return this;}public final Buffer clear() {position = 0;limit = capacity;mark = -1;return this;}

 

下面这张图应该描述的很清楚。

写模式：position位置之前的数据都是写入的（包括position位置），每写入一字节数据，position++，所以clear()将position置0，是不是就说明开始准备要写入了，并且limit = capacity，即进入写模式。
读模式：写入数据后，0位置到position位置的数据都是写入的，调用flip()，将limit置成position，而position置成0，所以position（0）到limit（原position位置）是不是就是要被读取的数据范围，即进入读模式


 

        FileCopyRunner nioBufferCopy = new FileCopyRunner() {@Overridepublic void copyFile(File source, File target) {FileChannel fin = null;FileChannel fout = null;try {fin = new FileInputStream(source).getChannel();fout = new FileOutputStream(target).getChannel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8192);while(fin.read(buffer) != -1){buffer.flip(); //开始读模式while(buffer.hasRemaining()){fout.write(buffer);}buffer.clear(); // 开始写模式}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally{close(fin);close(fout);}}@Overridepublic String toString() {return "nioBufferCopy";}};

匿名内部类四：

第四种方法只使用NIO的Channel来进行文件的Copy，Channel通过transferTo()可以把数据写入另一个Channel。
从transferTo()的源码注释也可以看出。

Transfers bytes from this channel’s file to the given writable byte channel.

 

        FileCopyRunner nioTransferCopy = new FileCopyRunner() {@Overridepublic void copyFile(File source, File target) {FileChannel fin = null;FileChannel fout = null;try {fin = new FileInputStream(source).getChannel();fout = new FileOutputStream(target).getChannel();long transferred = 0;long size = fin.size();while(transferred != size){transferred += fin.transferTo(0,size,fout);}} catch (FileNotFoundException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally{close(fin);close(fout);}}@Overridepublic String toString() {return "nioTransferCopy";}};

 

性能对比

文件详情如下：

  • 1.png（37KB）。
  • 2.mp4（3.92MB）。
  • 3.mp4（132MB）。
  • 4.avi（638MB）。

每种方法Copy文件5次，计算平均耗时（第一种方法除外，因为它太慢了）。

输出：

---Copying one---
noBufferStreamCopy：143.4
bufferedStreamCopy：0.4
nioBufferCopy：1.0
nioTransferCopy：0.4
---Copying two---
bufferedStreamCopy：5.0
nioBufferCopy：5.8
nioTransferCopy：2.6
---Copying three---
bufferedStreamCopy：161.0
nioBufferCopy：154.0
nioTransferCopy：90.8
---Copying four---
bufferedStreamCopy：1659.0
nioBufferCopy：1294.4
nioTransferCopy：1266.6

我测试了很多次，需要缓冲区的方法，性能跟文件大小、缓冲区大小都有关系。

不过，第四种方法性能还是挺不错的。

如果有说错的地方，请大家不吝赐教

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