1分钟理解FileInputStream、BufferedInputStream原理

最新推荐文章于 2025-02-28 16:03:36 发布

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#io #缓冲io #FileInputStream #BufferedInputStream

本文深入解析了FileInputStream和BufferedInputStream在读取文件时的原理，指出BufferedInputStream通过减少系统调用和上下文切换次数提高了性能。建议通过调整字节数组大小优化FileInputStream，而BufferedOutputStream可通过增大缓冲区进一步提升效率。

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基础知识

文件的读写，是以页为单位的，页的大小通常为4kb。程序读取文件时，会执行一次read系统调用，由用户态转换为内核态，然后从磁盘读取一页数据放到内核缓冲区，接着数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区，此时read系统调用返回，由内核态切换回用户态。（不理解这几个关键字的可以自行百度）

文件的读取过程

假设系统一页大小为4kb,要读取的文件有10kb。

FileInputStream用read()第一次读取文件时，进行一次系统调用，由用户态切换到内核态，从文件中读取4kb存储到内核缓冲区，读取一个字节后切换到用户态；接着继续读取，每读一个字节，进行一次系统调用，经过两次上下文切换。当内核缓冲区数据不足时，从文件中读取并填充。
整个过程经历了：
复制文件数据到内核缓冲区3次，
内核缓冲区复制到用户缓冲区102410次，
系统调用次数102410（其他的系统调用，比如打开文件、关闭文件等不计入次数），
上下文切换1024102，
read()次数1024*10。

BufferedOutputStream用read()第一次读取文件时，进行一次系统调用，由用户态切换到内核态，从文件中读取4kb存储到内核缓冲区。因为BufferedOutputStream默认的缓冲区大小为8kb，把内核缓冲区的4kb复制到BufferedOutputStream的缓冲区时，发现BufferedOutputStream的缓冲区没有填满，这个时候，会再次从磁盘读取4kb到内核缓冲区，然后再将内核缓冲区中的数据复制到BufferedOutputStream的缓冲区时。此时，BufferedOutputStream缓冲区填满，第一次系统调用结束。切回用户态后，从BufferedOutputS