Java IO为什么带Buffer的比不带Buffer的快
java1234
共 13763字，需浏览 28分钟
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2021-06-13 18:15
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作者 | Grey
来源 | urlify.cn/BNN7fq
Java中为什么BufferedReader，BufferedWriter要比FileReader 和 FileWriter高效？
问题来自于：https://www.zhihu.com/question/29351698
其中R大的一个回答：
现在我们可以通过实验来说明这个问题：
环境：CentOS 7, jdk1.8
首先，写一个不带buffer的代码
static byte[] data = "123456789\n".getBytes();
static String path = "/data/io/out.txt";
public static void testBasicFileIO() throws Exception {
File file = new File(path);
FileOutputStream out = new FileOutputStream(file);
while (true) {
out.write(data);
}
}
同时，我们写一个带buffer的代码
public static void testBufferedFileIO() throws Exception {
File file = new File(path);
BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));
while (true) {
out.write(data);
}
}
通过main函数的args参数来控制执行哪个方法，完整代码为：
import java.io.BufferedOutputStream;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
public class OSFileIO {
static byte[] data = "123456789\n".getBytes();
static String path = "/data/io/out.txt";
public static void main(String[] args) throws Exception {
switch (args[0]) {
case "0":
testBasicFileIO();
break;
case "1":
testBufferedFileIO();
break;
default:
break;
}
}
public static void testBasicFileIO() throws Exception {
File file = new File(path);
FileOutputStream out = new FileOutputStream(file);
while (true) {
out.write(data);
}
}
public static void testBufferedFileIO() throws Exception {
File file = new File(path);
BufferedOutputStream out = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(file));
while (true) {
out.write(data);
}
}
}
在Linux（先安装好jdk1.8）中，准备好目录：
mkdir -p /data/io
安装必要工具
yum install -y strace lsof pmap tcpdump
将OSFileIO.java这个类上传到/data/io目录下，在/data/io目录下，新建一个mysh.sh的脚本,脚本内容如下：
rm -rf *out*
/usr/local/jdk/bin/javac OSFileIO.java
strace -ff -o out /usr/local/jdk/bin/java OSFileIO $1
赋予mysh.sh执行权限
chmod +x /data/io/mysh.sh
先监控带buffer的writer和不带buffer的writer的写效率，
不带buffer的writer效率，在控制台执行：
./mysh.sh 0
打开另外一个控制台，进入/data/io目录，监控生成out文件大小的速度,不断执行
ll -h
可以看到out.txt的增长速度
-rw-r--r--. 1 root root 2.1M Jun 10 19:50 out.txt
...
-rw-r--r--. 1 root root 5.3M Jun 10 19:51 out.txt
重新执行，使用带buffer的writer
./mysh.sh 1
在另外一个控制台，进入/data/io目录，继续监控out.txt的增长
cd /data/io
ll -h
可以看到out.txt的增长速度明显更快
-rw-r--r--. 1 root root 290M Jun 10 19:54 out.txt
....
-rw-r--r--. 1 root root 768M Jun 10 19:54 out.txt
....
-rw-r--r--. 1 root root 1.4G Jun 10 19:55 out.txt
这个是表现，我们再观察一下使用buffer和未使用buffer的writer在执行的时候，系统调用的次数。
重新执行
./mysh.sh 0
执行大约10秒后，停止执行
由于mysh.sh中使用了strace, 可以用于跟踪和分析进程执行时中系统调用和耗时以及占用cpu的比例
查看生成的out文件列表：
[root@io io]# ll
total 60708
-rwxr-xr-x. 1 root root 106 Jun 10 19:25 mysh.sh
-rw-r--r--. 1 root root 3981 Jun 10 20:08 OSFileIO.class
-rw-r--r--. 1 root root 4587 Jun 10 19:29 OSFileIO.java
-rw-r--r--. 1 root root 9379 Jun 10 20:10 out.6916
-rw-r--r--. 1 root root 50363725 Jun 10 20:10 out.6917
-rw-r--r--. 1 root root 1027 Jun 10 20:10 out.6918
-rw-r--r--. 1 root root 885 Jun 10 20:10 out.6919
-rw-r--r--. 1 root root 850 Jun 10 20:10 out.6920
-rw-r--r--. 1 root root 948 Jun 10 20:10 out.6921
-rw-r--r--. 1 root root 885 Jun 10 20:10 out.6922
-rw-r--r--. 1 root root 885 Jun 10 20:10 out.6923
-rw-r--r--. 1 root root 850 Jun 10 20:10 out.6924
-rw-r--r--. 1 root root 1134 Jun 10 20:10 out.6925
-rw-r--r--. 1 root root 26835 Jun 10 20:10 out.6926
-rw-r--r--. 1 root root 1343 Jun 10 20:10 out.6927
-rw-r--r--. 1 root root 1210 Jun 10 20:10 out.6928
-rw-r--r--. 1 root root 2324 Jun 10 20:10 out.6929
-rw-r--r--. 1 root root 9954 Jun 10 20:10 out.6930
-rw-r--r--. 1 root root 9792 Jun 10 20:10 out.6931
-rw-r--r--. 1 root root 9477 Jun 10 20:10 out.6932
-rw-r--r--. 1 root root 8295 Jun 10 20:10 out.6933
-rw-r--r--. 1 root root 1190 Jun 10 20:10 out.6934
-rw-r--r--. 1 root root 485668 Jun 10 20:10 out.6935
-rw-r--r--. 1 root root 2008 Jun 10 20:10 out.7023
-rw-r--r--. 1 root root 11152490 Jun 10 20:10 out.txt
可以看到
-rw-r--r--. 1 root root 50363725 Jun 10 20:10 out.6917
是主线程生成的系统调用，查看这个文件，可以看到，系统调用write的次数很多
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
write(4, "123456789\n", 10) = 10
切换成带buffer的执行，大约执行10秒
./mysh.sh 1
同样可以通过ll查看
[root@io io]# ll
total 388808
-rwxr-xr-x. 1 root root 106 Jun 10 19:25 mysh.sh
-rw-r--r--. 1 root root 3981 Jun 10 20:17 OSFileIO.class
-rw-r--r--. 1 root root 4587 Jun 10 19:29 OSFileIO.java
-rw-r--r--. 1 root root 9526 Jun 10 20:18 out.7053
-rw-r--r--. 1 root root 3262847 Jun 10 20:18 out.7054
-rw-r--r--. 1 root root 1076 Jun 10 20:18 out.7055
-rw-r--r--. 1 root root 885 Jun 10 20:18 out.7056
-rw-r--r--. 1 root root 885 Jun 10 20:18 out.7057
-rw-r--r--. 1 root root 948 Jun 10 20:18 out.7058
-rw-r--r--. 1 root root 983 Jun 10 20:18 out.7059
-rw-r--r--. 1 root root 948 Jun 10 20:18 out.7060
-rw-r--r--. 1 root root 885 Jun 10 20:18 out.7061
-rw-r--r--. 1 root root 1099 Jun 10 20:18 out.7062
-rw-r--r--. 1 root root 3812 Jun 10 20:18 out.7063
-rw-r--r--. 1 root root 1259 Jun 10 20:18 out.7064
-rw-r--r--. 1 root root 1245 Jun 10 20:18 out.7065
-rw-r--r--. 1 root root 2337 Jun 10 20:18 out.7066
-rw-r--r--. 1 root root 6415 Jun 10 20:18 out.7067
-rw-r--r--. 1 root root 5486 Jun 10 20:18 out.7068
-rw-r--r--. 1 root root 6347 Jun 10 20:18 out.7069
-rw-r--r--. 1 root root 4972 Jun 10 20:18 out.7070
-rw-r--r--. 1 root root 1008 Jun 10 20:18 out.7071
-rw-r--r--. 1 root root 25438 Jun 10 20:18 out.7072
-rw-r--r--. 1 root root 2071 Jun 10 20:18 out.7073
-rw-r--r--. 1 root root 394725240 Jun 10 20:18 out.txt
其中
-rw-r--r--. 1 root root 3262847 Jun 10 20:18 out.7054
为主线程的系统调用，打开这个文件可以看到
write(4, "123456789\n123456789\n123456789\n12"..., 8190) = 8190
write(4, "123456789\n123456789\n123456789\n12"..., 8190) = 8190
write(4, "123456789\n123456789\n123456789\n12"..., 8190) = 8190
write(4, "123456789\n123456789\n123456789\n12"..., 8190) = 8190
write(4, "123456789\n123456789\n123456789\n12"..., 8190) = 8190
write(4, "123456789\n123456789\n123456789\n12"..., 8190) = 8190
不是每次写都调用系统的write，而是凑齐8190后再调用一次系统的write，所以速度更快。
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