JavaSE字节缓冲流

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欢迎来到请回答1024 的博客

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关于博主：我是 请回答1024，一个追求数学与计算的边界、时间与空间的平衡，0与1的延伸的后端开发者。

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数学与计算的边界时间与空间的平衡 0与1的延伸

☃️前言

上篇文章讲到字节流, 发现字节里在搬运文件的时候还是比较耗时的, 比如:

final long l = System.currentTimeMillis();
try(
       FileInputStream fis = new FileInputStream("D:/消失的爱人2014.BD1080P.特效中英双字.mp4");
       FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:/消失的爱人2014.BD1080P.特效中英双字_copy.mp4");

       ){

   byte[] byteArr = new byte[1024];
   int len;
   while( (len = fis.read(byteArr)) != -1 ){
       fos.write(byteArr,0,len);
   }
}catch (IOException e){
   System.out.println(e.getMessage());
}
System.out.println("耗时(ms)" + (System.currentTimeMillis()-l) );

代码显示, 我们搬运一部电影

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搬运这部电影耗时如下:

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可以看到, 耗时达到了惊人的 103 秒.

这就是为什么还需要缓冲流的原因:

虽然Java中提供了字节流，但使用缓冲流的主要目的是为了提高I/O操作的效率。缓冲流是字节流的装饰器，它们可以在字节流的基础上添加缓冲功能，从而减少与磁盘或网络的实际交互次数，提高读写效率。

下面是一些缓冲流的优势：

减少I/O次数：缓冲流内部维护了一个缓冲区，数据先被写入缓冲区，当缓冲区满了或者达到一定条件时才会真正写入磁盘或网络。这样，多次连续的小数据写入操作就可以合并成一次大的写入操作，减少了实际的I/O次数，提高了效率。
减少系统调用：直接使用字节流进行I/O操作时，每次读写都会导致系统调用，而系统调用的开销较大。缓冲流通过减少实际的I/O次数，也减少了系统调用的次数，从而提高了程序的性能。
提供更方便的API：缓冲流提供了更方便的读写方法，例如readLine()、read()、write()等，使得对流的操作更加简洁和高效。

在实际开发中，使用缓冲流能够更好地提高程序的性能和效率，特别是在处理大量数据或者频繁进行I/O操作时。

☃️字节缓冲流

字节缓冲流：
- BufferOutputStream：缓冲输出流
- BufferedInputStream：缓冲输入流
构造方法：
- 字节缓冲输出流：BufferedOutputStream(OutputStream out)
- 字节缓冲输入流：BufferedInputStream(InputStream in)
为什么构造方法需要的是字节流，而不是具体的文件或者路径呢？
- 字节缓冲流仅仅提供缓冲区，不具备读写功能 , 而真正的读写数据还得依靠基本的字节流对象进行操作

❄️❄️案例-搬运电影

我们还是实现搬运电影的一个案例, 不过这次使用缓冲流.

public static void main(String[] args) {
    final long l = System.currentTimeMillis();
    try(
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("D:/消失的爱人2014.BD1080P.特效中英双字.mp4"));
            BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:/消失的爱人2014.BD1080P.特效中英双字_copy2.mp4"));
            ){
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len;
        while( (len = bis.read(bytes)) != -1 ){
            bos.write(bytes, 0, len);
        }
    }catch (IOException e){
        System.out.println(e.getMessage());
    }
    System.out.println("耗时(ms)" + (System.currentTimeMillis()-l) );
}

☃️总结

使用缓冲流比直接使用字节流高效的原因主要有以下几点：

减少I/O次数：缓冲流内部维护了一个缓冲区，数据先被写入缓冲区，当缓冲区满了或达到一定条件时才会真正进行写入或读取操作。这样，多次连续的小数据写入或读取操作就可以合并成一次大的操作，减少了实际的I/O次数，提高了效率。相比之下，直接使用字节流每次读写都直接与磁盘或网络交互，频繁的I/O操作会降低效率。
减少系统调用：直接使用字节流进行I/O操作时，每次读写都会导致系统调用，而系统调用的开销较大。缓冲流通过减少实际的I/O次数，也减少了系统调用的次数，从而降低了系统调用的开销，提高了程序的性能。
优化数据传输：缓冲流可以批量地读取或写入数据到缓冲区，然后一次性地进行数据传输，这种批量传输在性能上比逐个字节的传输要高效得多。相比之下，直接使用字节流则可能会导致频繁的小数据传输，效率较低。
提供更方便的API：缓冲流提供了更方便的读写方法，例如read()、write()等，使得对流的操作更加简洁和高效。而且，缓冲流还提供了一些额外的功能，比如readLine()用于按行读取文本文件，这些功能使得使用缓冲流更加便利。

缓冲流在内部数据处理和与外部系统交互的方式上都进行了优化，因此相比直接使用字节流，能够提高程序的性能和效率。

每一项技术深挖都是一个庞大的体系，学海无涯，共勉。

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