专栏名称: Java知音

专注于Java，推送技术文章，热门开源项目等。致力打造一个有实用，有情怀的Java技术公众号！

文件写入的6种方法，这种方法性能最好

Java知音 · 公众号 · · 2020-12-28 09:45

正文

作者 | 王磊

来源 | Java中文社群

在 Java 中操作文件的方法本质上只有两种： 字符流和字节流 ，而字节流和字符流的实现类又有很多，因此在文件写入时我们就可以选择各种各样的类来实现。我们本文就来盘点一下这些方法，顺便测试一下它们性能，以便为我们选出最优的写入方法。

在正式开始之前，我们先来了解几个基本的概念：流、字节流和字符流的定义与区别。

0.什么是流？

Java 中的“流”是一种抽象的概念，也是一种比喻，就好比水流一样，水流是从一端流向另一端的，而在 Java 中的“水流”就是数据，数据会从一端“流向”另一端。

根据流的方向性，我们可以将流分为 输入流和输出流 ，当程序需要从数据源中读入数据的时候就会开启一个输入流，相反，写出数据到某个数据源目的地的时候也会开启一个输出流，数据源可以是文件、内存或者网络等。

1.什么是字节流？

字节流的基本单位为字节（Byte），一个字节通常为 8 位，它是用来处理二进制（数据）的。字节流有两个基类： InputStream （输入字节流）和 OutputStream （输出字节流）。

常用字节流的继承关系图如下图所示：其中 InputStream 用于读操作，而 OutputStream 用于写操作。

2.什么是字符流？

字符流的基本单位为 Unicode，大小为两个字节（Byte），它通常用来处理文本数据。字符流的两个基类： Reader （输入字符流）和 Writer （输出字符流）。

常用字符流的继承关系图如下图所示：

3.流的分类

流可以根据不同的维度进行分类，比如可以根据流的方向进行分类，也可以根据传输的单位进行分类，还可以根据流的功能进行分类，比如以下几个。

① 按流向分类

输出流： OutputStream 和 Writer 为基类。
输入流： InputStream 和 Reader 为基类。

② 根据传输数据单位分类

字节流： OutputStream 和 InputStream 为基类。
字符流： Writer 和 Reader 为基类。

③ 根据功能分类

字节流：可以从或向一个特定的地方（节点）读写数据。
处理流：是对一个已存在的流的连接和封装，通过所封装的流的功能调用实现数据读写。

PS：我们通常是以传输数据的单位来为流进行分类。

4.写文件的6种方法

写入文件的方法主要源于字符流 Writer 和输出字节流 OutputStream 的子类，如下图所示：

以上标注✅号的类就是用来实现文件写入的类，除此之外，在 JDK 1.7 中还提供了 Files 类用来实现对文件的各种操作，接下来我们分别来看。

方法 1：FileWriter

FileWriter 属于「字符流」体系中的一员，也是文件写入的基础类，它包含 5 个构造函数，可以传递一个具体的文件位置，或者 File 对象，第二参数表示是否要追加文件，默认值为 false 表示重写文件内容，而非追加文件内容（关于如何追加文件，我们后面会讲）。

FileWriter 类的实现如下：

/**
  * 方法 1：使用 FileWriter 写文件
  * @param filepath 文件目录
  * @param content  待写入内容
  * @throws IOException
  */
public static void fileWriterMethod(String filepath, String content) throws IOException {
    try (FileWriter fileWriter = new FileWriter(filepath)) {
        fileWriter.append(content);
    }
}

只需要传入具体的文件路径和待写入的内容即可，调用代码如下：

public static void main(String[] args) {
    fileWriterMethod("/Users/mac/Downloads/io_test/write1.txt", "哈喽,Java中文社群.");
}

然后我们打开写入的文件，实现结果如下：

关于资源释放的问题：在 JDK 7 以上的版本，我们只需要使用 try-with-resource 的方式就可以实现资源的释放，就比如使用 try (FileWriter fileWriter = new FileWriter(filepath)) {...} 就可以实现 FileWriter 资源的自动释放。

方法 2：BufferedWriter

BufferedWriter 也属于字符流体系的一员，与 FileWriter 不同的是 BufferedWriter 自带缓冲区 ，因此它写入文件的性能更高（下文会对二者进行测试）。

小知识点：缓冲区

缓冲区又称为缓存，它是内存空间的一部分。也就是说，在内存空间中预留了一定的存储空间，这些存储空间用来缓冲输入或输出的数据，这部分预留的空间就叫做缓冲区。

缓冲区的优势 以文件流的写入为例，如果我们不使用缓冲区，那么每次写操作 CPU 都会和低速存储设备也就是磁盘进行交互，那么整个写入文件的速度就会受制于低速的存储设备（磁盘）。但如果使用缓冲区的话，每次写操作会先将数据保存在高速缓冲区内存上，当缓冲区的数据到达某个阈值之后，再将文件一次性写入到磁盘上。因为内存的写入速度远远大于磁盘的写入速度，所以当有了缓冲区之后，文件的写入速度就被大大提升了。

了解了缓存区的优点之后，咱们回到本文的主题，接下来我们用 BufferedWriter 来文件的写入，实现代码如下：

/**
 * 方法 2：使用 BufferedWriter 写文件
 * @param filepath 文件目录
 * @param content  待写入内容
 * @throws IOException
 */
public static void bufferedWriterMethod(String filepath, String content) throws IOException {
    try (BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new FileWriter(filepath))) {
        bufferedWriter.write(content);
    }
}

调用代码和方法 1 类似，这里就不再赘述了。

方法 3：PrintWriter

PrintWriter 也属于字符流体系中的一员，它虽然叫“字符打印流”，但使用它也可以实现文件的写入，实现代码如下：

/**
 * 方法 3：使用 PrintWriter 写文件
 * @param filepath 文件目录
 * @param content  待写入内容
 * @throws IOException
 */
public static void printWriterMethod(String filepath, String content) throws IOException {
    try (PrintWriter printWriter = new PrintWriter(new FileWriter(filepath))) {
        printWriter.print(content);
    }
}

从上述代码可以看出，无论是 PrintWriter 还是 BufferedWriter 都必须基于 FileWriter 类来完成调用。

方法 4：FileOutputStream

上面 3 个示例是关于字符流写入文件的一些操作，而接下来我们将使用字节流来完成文件写入。我们将使用 String 自带的 getBytes() 方法先将字符串转换成二进制文件，然后再进行文件写入，它的实现代码如下：

/**
 * 方法 4：使用 FileOutputStream 写文件
 * @param filepath 文件目录
 * @param content  待写入内容
 * @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 属于字节流体系中的一员，与 FileOutputStream 不同的是，它自带了缓冲区的功能，因此性能更好，它的实现代码如下：

/**
 * 方法 5：使用 BufferedOutputStream 写文件
 * @param filepath 文件目录
 * @param content  待写入内容
 * @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

接下来的操作方法和之前的代码都不同，接下来咱们就使用 JDK 7 中提供的一个新的文件操作类 Files 来实现文件的写入。

Files 类是 JDK 7 添加的新的操作文件的类，它提供了提供了大量处理文件的方法，例如文件复制、读取、写入，获取文件属性、快捷遍历文件目录等，这些方法极大的方便了文件的操作，它的实现代码如下：

/**
 * 方法 6：使用 Files 写文件
 * @param filepath 文件目录
 * @param content  待写入内容
 * @throws IOException
 */
public static void filesTest(String filepath, String content) throws IOException {
    Files.write(Paths.get(filepath), content.getBytes());
}

以上这些方法都可以实现文件的写入，那哪一种方法性能更高呢？接下来我们来测试一下。

5.性能测试

我们先来构建一个比较大的字符串，然后分别用以上 6 种方法来测试文件写入的速度，最后再把结果打印出来，测试代码如下：

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

public class WriteExample {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 构建写入内容
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        for (int i = 0; i 1000000; i++) {
            stringBuilder.append("ABCDEFGHIGKLMNOPQRSEUVWXYZ");
        }
        // 写入内容
        final String content = stringBuilder.toString();
        // 存放文件的目录
        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 写文件
        long stime1 = System.currentTimeMillis();
        fileWriterTest(filepath1, content);
        long etime1 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("FileWriter 写入用时:" + (etime1 - stime1));

        // 方法二:使用 BufferedWriter 写文件
        long stime2 = System.currentTimeMillis();
        bufferedWriterTest(filepath2, content);
        long etime2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("BufferedWriter 写入用时:" + (etime2 - stime2));

        // 方法三:使用 PrintWriter 写文件
        long stime3 = System.currentTimeMillis();
        printWriterTest(filepath3, content);
        long etime3 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("PrintWriterTest 写入用时:" + (etime3 - stime3));

        // 方法四:使用 FileOutputStream  写文件
        long stime4 = System.currentTimeMillis();
        fileOutputStreamTest(filepath4, content);
        long etime4 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("FileOutputStream 写入用时:" + (etime4 - stime4));

        // 方法五:使用 BufferedOutputStream 写文件
        long stime5 = System.currentTimeMillis();
        bufferedOutputStreamTest(filepath5, content);
        long etime5 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("BufferedOutputStream 写入用时:" + (etime5 - stime5));

        // 方法六:使用 Files 写文件
        long stime6 = System.currentTimeMillis();
        filesTest(filepath6, content);
        long etime6 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("Files 写入用时:" + (etime6 - stime6));

    }

    /**
     * 方法六:使用 Files 写文件
     * @param filepath 文件目录
     * @param content  待写入内容
     * @throws IOException
     */
    private static