Java文件操作类效率对比

前言

众所周知，Java中有多种针对文件的操作类，以面向字节流和字符流可分为两大类，这里以写入为例：

面向字节流的：FileOutputStream 和 BufferedOutputStream

面向字符流的：FileWriter 和 BufferedWriter

近年来发展出New I/O ，也叫NIO，里面又包装了两个类：NewOutputStream 和 NewBufferedWriter

现在，我们建立测试程序，比较这些类写入文件的性能。

机器配置

• Processor Name: Intel Core i7
• Processor Speed: 2.2 GHz
• Number of Processors: 1
• Total Number of Cores: 4
• L2 Cache (per Core): 256 KB
• L3 Cache: 6 MB
• Memory: 16 GB

测试程序

纵向比较：几种文件操作类向文件中写入相同行数的内容（每行内容均为“写入文件Data\n”），比较其耗费时间

横向比较：对于同一个文件操作类，比较写入不同行数内容情况下所耗费时间；本文以2的次方指数级增长行数

import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.*;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;

public class testFileIO {

    public static void testDriver () throws IOException {
        int maxlineNum = 100000001;//写入文件的最大行数
        int startlineNum = 1;//写入文件的行数
        int Multiplying = 2;//行数增长倍率

        long begin = 0L;
        long end = 0L;

        //将时间统计写入文件Result.txt中
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("./Result.txt", true);
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter);

        System.out.println("Test FileOutputStream begin.");
        for (int lineNum = startlineNum; lineNum             begin = System.currentTimeMillis();
            testFileOutputStream(lineNum);
            end = System.currentTimeMillis();
            long timeElapse_FileOutputStream = end - begin;
            bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_FileOutputStream)+"\t");
        }
        System.out.println("Test FileOutputStream end.\n");

        System.out.println("Test BufferedOutputStream begin.");
        bufferedWriter.write("\n");
        for (int lineNum = startlineNum; lineNum             begin = System.currentTimeMillis();
            testBufferedOutputStream(lineNum);
            end = System.currentTimeMillis();
            long timeElapse_BufferedOutputStream = end - begin;
            bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_BufferedOutputStream)+"\t");
        }
        System.out.println("Test BufferedOutputStream end.\n");

        System.out.println("Test FileWriter begin.");
        bufferedWriter.write("\n");
        for (int lineNum = startlineNum; lineNum             begin = System.currentTimeMillis();
            testFileWriter(lineNum);
            end = System.currentTimeMillis();
            long timeElapse_FileWriter = end - begin;
            bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_FileWriter)+"\t");
        }
        System.out.println("Test FileWriter end.\n");

        System.out.println("Test BufferedWriter begin.");
        bufferedWriter.write("\n");
        for (int lineNum = startlineNum; lineNum             begin = System.currentTimeMillis();
            testBufferedWriter(lineNum);
            end = System.currentTimeMillis();
            long timeElapse_BufferedWriter = end - begin;
            bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_BufferedWriter)+"\t");
        }
        System.out.println("Test BufferedWriter end.\n");

        System.out.println("Test NewOutputStream begin.");
        bufferedWriter.write("\n");
        for (int lineNum = startlineNum; lineNum             begin = System.currentTimeMillis();
            testNewOutputStream(lineNum);
            end = System.currentTimeMillis();
            long timeElapse_NewOutputStream = end - begin;
            bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_NewOutputStream)+"\t");
        }
        System.out.println("Test NewOutputStream end.\n");

        System.out.println("Test NewBufferedWriter begin.");
        bufferedWriter.write("\n");
        for (int lineNum = startlineNum; lineNum             begin = System.currentTimeMillis();
            testNewBufferedWriter(lineNum);
            end = System.currentTimeMillis();
            long timeElapse_NewBufferedWriter = end - begin;
            bufferedWriter.write(String.valueOf(timeElapse_NewBufferedWriter)+"\t");
        }
        System.out.println("Test NewOutputStream end.\n");

        bufferedWriter.close();
    }

    /************************** I/O *****************************/
    //面向字节
    public static void testFileOutputStream (int lineNum) throws IOException {
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("./testFileOutputStream.txt"));
        while (--lineNum > 0) {
            fileOutputStream.write("写入文件Data\n".getBytes());
        }
        fileOutputStream.close();
    }

    public static void testBufferedOutputStream (int lineNum) throws IOException {
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(new File("./testBufferedOutputStream.txt"));
        BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(fileOutputStream);
        while (--lineNum > 0) {
            bufferedOutputStream.write("写入文件Data\n".getBytes());
        }
        bufferedOutputStream.close();
    }

    //面向字符
    public static void testFileWriter (int lineNum) throws IOException {
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("./testFileWriter.txt");
        while (--lineNum > 0) {
            fileWriter.write("写入文件Data\n");
        }
        fileWriter.close();
    }

    public static void testBufferedWriter (int lineNum) throws IOException {
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("./testBufferedWriter.txt");
        BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(fileWriter);
        while (--lineNum > 0) {
            bufferedWriter.write("写入文件Data\n");
        }
        bufferedWriter.close();
    }

    /************************** NIO ****************************/
    public static void testNewOutputStream (int lineNum) throws IOException {
        OutputStream outputStream = Files.newOutputStream(Paths.get("./testNewOutputStream.txt"));
        while (--lineNum > 0) {
            outputStream.write("写入文件Data\n".getBytes());
        }
        outputStream.close();
    }

    public static void testNewBufferedWriter (int lineNum) throws IOException {
        BufferedWriter newBufferedReader = Files.newBufferedWriter(Paths.get("./testNewBufferedWriter.txt"));
        while (--lineNum > 0) {
            newBufferedReader.write("写入文件Data\n");
        }
        newBufferedReader.close();
    }

    public static void main (String[] args) throws IOException {
        //多次测试时可清空result.txt文件
        FileWriter fileWriter = new FileWriter("./Result.txt");
        testDriver();
    }
}

测试结果

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从上图可以看出，写入行数超过20W以上时，FileOutputStream和NewOutputStream耗费时间远远超出其他4个类。为了清晰，让我们放大其他4个类的图：

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可以看出，这4个类中，BufferWriter和NewBufferedWriter所耗费时间更少，但总体差别不是很大。

让我们再来看看，写入26W行数据以下时的情况：

     #

 可以看出，在数据量较小的情况下，这4个类所耗费时间的差异并不是很大，在更小的数据量下，它们的效率几乎没有差别。

后记

从以上分析可知（注意横坐标写入行数是指数级增加的），各个类的时间复杂度大致为O(1/kn)，其中不同的类的k不同，导致了最终巨大的差异。

这里只给出了测试结果，并未分析其底层实现原理，欢迎评论区留言。

另外，我没有在其他机器测试，有兴趣的小伙伴可以将自己的测试结果发出来，共同进步^_^

附件

本次测试数据结果(若看不清，可以下载到本地看)

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