【翻译】《Java™ I/O, 2nd Edition》-14.1 使用缓冲区复制文件
java FileCopier original copy
很明显,这个程序可以使用传统的流式IO去编写,其实几乎所有用NIO去写的程序都可以使用传统流式IO去写,在这种情况下(译注:可能是指用NIO去改写用传统IO编写的程序),传统流式IO做不到的事情NIO也做不到,不过如果被复制的文件非常大并且使用的操作系统非常先进,那么NIO版本的FileCopier或许会比传统IO版本的要快。
import java.io.*; import java.nio.*; public class NIOCopier { public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream inFile = new FileInputStream(args[0]); FileOutputStream outFile = new FileOutputStream(args[1]); // copy files here... inFile.close( ); outFile.close( ); } }
与其仅仅从输入流(input stream)中读取数据然后写出到输出流(output stream),我们会做一点改变。首先,我们调用FileInputStream 和 FileOutputStream的 getChannel( ) 方法分别在输入和输出文件上面打开通道(channel),
FileChannel inChannel = inFile.getChannel( );
FileChannel outChannel = outFile.getChannel( );
inChannel.read(buffer);
read()方法会返回读取到的字节的数量,如输入流一样,这个方法不保证完全将缓冲区填满,它可能只读取到比缓冲区大小要小的字节,或者完全读不到任何字节。当数据全部读取完毕的时候,这个方法会返回-1。因此你通常这样做:
long bytesRead = inChannel.read(buffer); if (bytesRead == -1) break;
现在outChannel要将数据从缓冲区中写入目标文件了,在这之前,必须调用buffer.flip()方法将缓冲区重置一下。 调用flip()方法会将缓冲区从写入模式切换到读取读模式。然后将缓冲区作为参数传递给outChannel的write()方法,就可以写出数据了。
outChannel.write(buffer);
输出流的write(byte[]) 方法保证byte数组中所有的数据都会被写到目标文件(除非抛出异常)。但是outChannel的write()方法不会,它与inChannel的read()方法相似,write()方法每次会写出一些数据,可能不是全部,或者压根不写出任何数据,它会返回已经写出的字节的数目。你可以重复调用这个方法直到所有数据都被写出,像这样:
long bytesWritten = 0; while (bytesWritten < bytesRead){ bytesWritten += outChannel.write(buffer); }
其实这里有一个更加简单的方法,通过调用缓冲区的 hasRemaining( ) 方法,可以知道全部数据是否都已经被写出。 这段代码最多速写1M的数据,为了复制更大的文件,我们需要重复这个过程:
while (true) { ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024*1024); int bytesRead = inChannel.read(buffer); if (bytesRead == -1) break; buffer.flip( ); while (buffer.hasRemaining( )) outChannel.write(buffer); }
每次读取数据的时候都新建一个缓冲区是浪费的,我们应该重用缓冲区。在每次重用之前,都必须调用clear()方法清空缓冲区。
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024*1024); while (true) { int bytesRead = inChannel.read(buffer); if (bytesRead == -1) break; buffer.flip( ); while (buffer.hasRemaining( )) outChannel.write(buffer); buffer.clear( ); }
最后关闭两个channel,以释放它们所使用的本地资源
inChannel.close( );
outChannel.close( );
Example 14-1 是这个程序的完整版,去除部分相似的语句,可以将它和Example 4-2(译注:这个程序是第4章的,我将它放到文章的结尾以备对比)对比,他们具有相同的功能,而Example 4-2使用了面向流的方式复制文
import java.io.*; import java.nio.*; import java.nio.channels.*; public class NIOCopier { public static void main(String[] args) throws IOException { FileInputStream inFile = new FileInputStream(args[0]); FileOutputStream outFile = new FileOutputStream(args[1]); FileChannel inChannel = inFile.getChannel( ); FileChannel outChannel = outFile.getChannel( ); for (ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024*1024); inChannel.read(buffer) != -1; buffer.clear( )) { buffer.flip( ); while (buffer.hasRemaining( )) outChannel.write(buffer); } inChannel.close( ); outChannel.close( ); } }
在一个非正规的测试中(CPU:双核2.5G的PowerMac G5,操作系统:Mac OS X 10.4.1), 复制一个4.3G大小的文件,使用传统的流式IO(字节缓冲区大小是8192字节)需要305秒,增加或者缩小缓冲区不会让时间减少超过5%,并且似乎改变任何因素都会增加复制的时间。(例如在Example 14-1中,如果使用1M大小的缓冲区,时间反而增加了23秒)。如果使用Example 14-1 中的NIO去实现的话,大概会快16%,即225秒。使用straight Finder(译注:不知道这是什么东西,估计是个应用程序)的话需要197秒,使用Unix系统的cp程序需要312秒。由此可知straight Finder在底层做了惊人的优化。(译注:我在公司服务器上用NIO和BIO写过类似的测试程序,貌似差距没有作者说的那么大,但NIO还是稍微快那么一点点)
import java.io.*; import com.elharo.io.*; public class FileTyper { public static void main(String[] args) throws IOException { if (args.length != 1) { System.err.println("Usage: java FileTyper filename"); return; } typeFile(args[0]); } public static void typeFile(String filename) throws IOException { FileInputStream fin = new FileInputStream(filename); try { StreamCopier.copy(fin, System.out); } finally { fin.close( ); } } }
Example 3-3. The StreamCopier class
package com.elharo.io; import java.io.*; public class StreamCopier { public static void main(String[] args) { try { copy(System.in, System.out); } catch (IOException ex) { System.err.println(ex); } } public static void copy(InputStream in, OutputStream out) throws IOException { byte[] buffer = new byte[1024]; while (true) { int bytesRead = in.read(buffer); if (bytesRead == -1) break; out.write(buffer, 0, bytesRead); } } }