文件寫入的6種方法，這種方法性能最好
作者 | 王磊
來源 | Java中文社群（ID：javacn666）
在 Java 中操作文件的方法本質(zhì)上只有兩種：字符流和字節(jié)流，而字節(jié)流和字符流的實現(xiàn)類又有很多，因此在文件寫入時我們就可以選擇各種各樣的類來實現(xiàn)。我們本文就來盤點一下這些方法，順便測試一下它們性能，以便為我們選出最優(yōu)的寫入方法。
在正式開始之前，我們先來了解幾個基本的概念：流、字節(jié)流和字符流的定義與區(qū)別。
0.什么是流？
Java 中的“流”是一種抽象的概念，也是一種比喻，就好比水流一樣，水流是從一端流向另一端的，而在 Java 中的“水流”就是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)會從一端“流向”另一端。
根據(jù)流的方向性，我們可以將流分為輸入流和輸出流，當(dāng)程序需要從數(shù)據(jù)源中讀入數(shù)據(jù)的時候就會開啟一個輸入流，相反，寫出數(shù)據(jù)到某個數(shù)據(jù)源目的地的時候也會開啟一個輸出流，數(shù)據(jù)源可以是文件、內(nèi)存或者網(wǎng)絡(luò)等。
1.什么是字節(jié)流？
字節(jié)流的基本單位為字節(jié)（Byte），一個字節(jié)通常為 8 位，它是用來處理二進制（數(shù)據(jù)）的。字節(jié)流有兩個基類：InputStream（輸入字節(jié)流）和 OutputStream（輸出字節(jié)流）。
常用字節(jié)流的繼承關(guān)系圖如下圖所示：
其中 InputStream 用于讀操作，而 OutputStream 用于寫操作。
2.什么是字符流？
字符流的基本單位為 Unicode，大小為兩個字節(jié)（Byte），它通常用來處理文本數(shù)據(jù)。字符流的兩個基類：Reader（輸入字符流）和 Writer（輸出字符流）。
常用字符流的繼承關(guān)系圖如下圖所示：
3.流的分類
流可以根據(jù)不同的維度進行分類，比如可以根據(jù)流的方向進行分類，也可以根據(jù)傳輸?shù)膯挝贿M行分類，還可以根據(jù)流的功能進行分類，比如以下幾個。
① 按流向分類
輸出流： OutputStream和Writer為基類。輸入流： InputStream和Reader為基類。
② 根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)單位分類
字節(jié)流： OutputStream和InputStream為基類。字符流： Writer和Reader為基類。
③ 根據(jù)功能分類
字節(jié)流：可以從或向一個特定的地方（節(jié)點）讀寫數(shù)據(jù)。 處理流：是對一個已存在的流的連接和封裝，通過所封裝的流的功能調(diào)用實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫。
PS：我們通常是以傳輸數(shù)據(jù)的單位來為流進行分類。
4.寫文件的6種方法
寫入文件的方法主要源于字符流 Writer 和輸出字節(jié)流 OutputStream 的子類，如下圖所示：
以上標(biāo)注?號的類就是用來實現(xiàn)文件寫入的類，除此之外，在 JDK 1.7 中還提供了 Files 類用來實現(xiàn)對文件的各種操作，接下來我們分別來看。
方法 1：FileWriter
FileWriter 屬于「字符流」體系中的一員，也是文件寫入的基礎(chǔ)類，它包含 5 個構(gòu)造函數(shù)，可以傳遞一個具體的文件位置，或者 File 對象，第二參數(shù)表示是否要追加文件，默認(rèn)值為 false 表示重寫文件內(nèi)容，而非追加文件內(nèi)容（關(guān)于如何追加文件，我們后面會講）。
FileWriter 類的實現(xiàn)如下：
/**
* 方法 1：使用 FileWriter 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
public static void fileWriterMethod(String filepath, String content) throws IOException {
try (FileWriter fileWriter = new FileWriter(filepath)) {
fileWriter.append(content);
}
}
只需要傳入具體的文件路徑和待寫入的內(nèi)容即可，調(diào)用代碼如下：
public static void main(String[] args) {
fileWriterMethod("/Users/mac/Downloads/io_test/write1.txt", "哈嘍,Java中文社群.");
}
然后我們打開寫入的文件，實現(xiàn)結(jié)果如下：
關(guān)于資源釋放的問題：在 JDK 7 以上的版本，我們只需要使用 try-with-resource 的方式就可以實現(xiàn)資源的釋放，就比如使用 try (FileWriter fileWriter = new FileWriter(filepath)) {...} 就可以實現(xiàn) FileWriter 資源的自動釋放。
方法 2：BufferedWriter
BufferedWriter 也屬于字符流體系的一員，與 FileWriter 不同的是 BufferedWriter 自帶緩沖區(qū)，因此它寫入文件的性能更高（下文會對二者進行測試）。
小知識點：緩沖區(qū)
緩沖區(qū)又稱為緩存，它是內(nèi)存空間的一部分。也就是說，在內(nèi)存空間中預(yù)留了一定的存儲空間，這些存儲空間用來緩沖輸入或輸出的數(shù)據(jù)，這部分預(yù)留的空間就叫做緩沖區(qū)。
緩沖區(qū)的優(yōu)勢以文件流的寫入為例，如果我們不使用緩沖區(qū)，那么每次寫操作 CPU 都會和低速存儲設(shè)備也就是磁盤進行交互，那么整個寫入文件的速度就會受制于低速的存儲設(shè)備（磁盤）。但如果使用緩沖區(qū)的話，每次寫操作會先將數(shù)據(jù)保存在高速緩沖區(qū)內(nèi)存上，當(dāng)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)到達某個閾值之后，再將文件一次性寫入到磁盤上。因為內(nèi)存的寫入速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于磁盤的寫入速度，所以當(dāng)有了緩沖區(qū)之后，文件的寫入速度就被大大提升了。
了解了緩存區(qū)的優(yōu)點之后，咱們回到本文的主題，接下來我們用 BufferedWriter 來文件的寫入，實現(xiàn)代碼如下：
/**
* 方法 2：使用 BufferedWriter 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
public static void bufferedWriterMethod(String filepath, String content) throws IOException {
try (BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(filepath))) {
bufferedWriter.write(content);
}
}
調(diào)用代碼和方法 1 類似，這里就不再贅述了。
方法 3：PrintWriter
PrintWriter 也屬于字符流體系中的一員，它雖然叫“字符打印流”，但使用它也可以實現(xiàn)文件的寫入，實現(xiàn)代碼如下：
/**
* 方法 3：使用 PrintWriter 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
public static void printWriterMethod(String filepath, String content) throws IOException {
try (PrintWriter printWriter = new PrintWriter(new FileWriter(filepath))) {
printWriter.print(content);
}
}
從上述代碼可以看出，無論是 PrintWriter 還是 BufferedWriter 都必須基于 FileWriter 類來完成調(diào)用。
方法 4：FileOutputStream
上面 3 個示例是關(guān)于字符流寫入文件的一些操作，而接下來我們將使用字節(jié)流來完成文件寫入。我們將使用 String 自帶的 getBytes() 方法先將字符串轉(zhuǎn)換成二進制文件，然后再進行文件寫入，它的實現(xiàn)代碼如下：
/**
* 方法 4：使用 FileOutputStream 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
public static void fileOutputStreamMethod(String filepath, String content) throws IOException {
try (FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(filepath)) {
byte[] bytes = content.getBytes();
fileOutputStream.write(bytes);
}
}
方法 5：BufferedOutputStream
BufferedOutputStream 屬于字節(jié)流體系中的一員，與 FileOutputStream 不同的是，它自帶了緩沖區(qū)的功能，因此性能更好，它的實現(xiàn)代碼如下：
/**
* 方法 5：使用 BufferedOutputStream 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
public static void bufferedOutputStreamMethod(String filepath, String content) throws IOException {
try (BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream(filepath))) {
bufferedOutputStream.write(content.getBytes());
}
}
方法 6：Files
接下來的操作方法和之前的代碼都不同，接下來咱們就使用 JDK 7 中提供的一個新的文件操作類 Files 來實現(xiàn)文件的寫入。
Files 類是 JDK 7 添加的新的操作文件的類，它提供了提供了大量處理文件的方法，例如文件復(fù)制、讀取、寫入，獲取文件屬性、快捷遍歷文件目錄等，這些方法極大的方便了文件的操作，它的實現(xiàn)代碼如下：
/**
* 方法 6：使用 Files 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
public static void filesTest(String filepath, String content) throws IOException {
Files.write(Paths.get(filepath), content.getBytes());
}
以上這些方法都可以實現(xiàn)文件的寫入，那哪一種方法性能更高呢？接下來我們來測試一下。
5.性能測試
我們先來構(gòu)建一個比較大的字符串，然后分別用以上 6 種方法來測試文件寫入的速度，最后再把結(jié)果打印出來，測試代碼如下：
import java.io.*;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
public class WriteExample {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 構(gòu)建寫入內(nèi)容
StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
stringBuilder.append("ABCDEFGHIGKLMNOPQRSEUVWXYZ");
}
// 寫入內(nèi)容
final String content = stringBuilder.toString();
// 存放文件的目錄
final String filepath1 = "/Users/mac/Downloads/io_test/write1.txt";
final String filepath2 = "/Users/mac/Downloads/io_test/write2.txt";
final String filepath3 = "/Users/mac/Downloads/io_test/write3.txt";
final String filepath4 = "/Users/mac/Downloads/io_test/write4.txt";
final String filepath5 = "/Users/mac/Downloads/io_test/write5.txt";
final String filepath6 = "/Users/mac/Downloads/io_test/write6.txt";
// 方法一:使用 FileWriter 寫文件
long stime1 = System.currentTimeMillis();
fileWriterTest(filepath1, content);
long etime1 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("FileWriter 寫入用時:" + (etime1 - stime1));
// 方法二:使用 BufferedWriter 寫文件
long stime2 = System.currentTimeMillis();
bufferedWriterTest(filepath2, content);
long etime2 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("BufferedWriter 寫入用時:" + (etime2 - stime2));
// 方法三:使用 PrintWriter 寫文件
long stime3 = System.currentTimeMillis();
printWriterTest(filepath3, content);
long etime3 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("PrintWriterTest 寫入用時:" + (etime3 - stime3));
// 方法四:使用 FileOutputStream 寫文件
long stime4 = System.currentTimeMillis();
fileOutputStreamTest(filepath4, content);
long etime4 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("FileOutputStream 寫入用時:" + (etime4 - stime4));
// 方法五:使用 BufferedOutputStream 寫文件
long stime5 = System.currentTimeMillis();
bufferedOutputStreamTest(filepath5, content);
long etime5 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("BufferedOutputStream 寫入用時:" + (etime5 - stime5));
// 方法六:使用 Files 寫文件
long stime6 = System.currentTimeMillis();
filesTest(filepath6, content);
long etime6 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("Files 寫入用時:" + (etime6 - stime6));
}
/**
* 方法六:使用 Files 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
private static void filesTest(String filepath, String content) throws IOException {
Files.write(Paths.get(filepath), content.getBytes());
}
/**
* 方法五:使用 BufferedOutputStream 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
private static void bufferedOutputStreamTest(String filepath, String content) throws IOException {
try (BufferedOutputStream bufferedOutputStream = new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream(filepath))) {
bufferedOutputStream.write(content.getBytes());
}
}
/**
* 方法四:使用 FileOutputStream 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
private static void fileOutputStreamTest(String filepath, String content) throws IOException {
try (FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream(filepath)) {
byte[] bytes = content.getBytes();
fileOutputStream.write(bytes);
}
}
/**
* 方法三:使用 PrintWriter 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
private static void printWriterTest(String filepath, String content) throws IOException {
try (PrintWriter printWriter = new PrintWriter(new FileWriter(filepath))) {
printWriter.print(content);
}
}
/**
* 方法二:使用 BufferedWriter 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
private static void bufferedWriterTest(String filepath, String content) throws IOException {
try (BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(filepath))) {
bufferedWriter.write(content);
}
}
/**
* 方法一:使用 FileWriter 寫文件
* @param filepath 文件目錄
* @param content 待寫入內(nèi)容
* @throws IOException
*/
private static void fileWriterTest(String filepath, String content) throws IOException {
try (FileWriter fileWriter = new FileWriter(filepath)) {
fileWriter.append(content);
}
}
}
在查看結(jié)果之前，我們先去對應(yīng)的文件夾看看寫入的文件是否正常，如下圖所示：
從上述結(jié)果可以看出，每種方法都正常寫入了 26 MB 的數(shù)據(jù)，它們最終執(zhí)行的結(jié)果如下圖所示：
從以上結(jié)果可以看出，字符流的操作速度最快，這是因為我們本次測試的代碼操作的是字符串，所以在使用字節(jié)流時，需要先將字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)流，因此在執(zhí)行效率上不占優(yōu)勢。
從上述結(jié)果可以看出，性能最好的是帶有緩沖區(qū)的字符串寫入流 BufferedWriter，性能最慢的是 Files。
PS：以上的測試結(jié)果只是針對字符串的操作場景有效，如果操作的是二進制的文件，那么就應(yīng)該使用帶緩沖區(qū)的字節(jié)流 BufferedOutputStream。
6.擴展知識：內(nèi)容追加
以上代碼會對文件進行重寫，如果只想在原有的基礎(chǔ)上追加內(nèi)容，就需要在創(chuàng)建寫入流的時候多設(shè)置一個 append 的參數(shù)為 true，比如如果我們使用 FileWriter 來實現(xiàn)文件的追加的話，實現(xiàn)代碼是這樣的：
public static void fileWriterMethod(String filepath, String content) throws IOException {
// 第二個 append 的參數(shù)傳遞一個 true = 追加文件的意思
try (FileWriter fileWriter = new FileWriter(filepath, true)) {
fileWriter.append(content);
}
}
如果使用的是 BufferedWriter 或 PrintWriter，也是需要在構(gòu)建 new FileWriter 類時多設(shè)置一個 append 的參數(shù)為 true，實現(xiàn)代碼如下：
try (BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(
new FileWriter(filepath, true))) {
bufferedWriter.write(content);
}
相比來說 Files 類要想實現(xiàn)文件的追加寫法更加特殊一些，它需要在調(diào)用 write 方法時多傳一個 StandardOpenOption.APPEND 的參數(shù)，它的實現(xiàn)代碼如下：
Files.write(Paths.get(filepath), content.getBytes(), StandardOpenOption.APPEND);
7.總結(jié)
本文我們展示了 6 種寫入文件的方法，這 6 種方法總共分為 3 類：字符流寫入、字節(jié)流寫入和 Files 類寫入。其中操作最便利的是 Files 類，但它的性能不怎么好。如果對性能有要求就推薦使用帶有緩存區(qū)的流來完成操作，如 BufferedWriter 或 BufferedOutputStream。如果寫入的內(nèi)容是字符串的話，那么推薦使用 BufferedWriter，如果寫入的內(nèi)容是二進制文件的話就推薦使用 BufferedOutputStream。
參考 & 鳴謝
https://www.cnblogs.com/absfree/p/5415092.html
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