你知道吗？Java并发编程如何优化文件读写性能？

Java并发编程如何优化文件读写性能？

在Java应用程序中，文件读写是非常常见的操作，而在大部分情况下，读写文件是串行的，也就是说，一个线程在读写文件时，其他线程必须等待它完成才能开始读写。这种情况下，多线程的优势就无法发挥了。为了解决这个问题，我们可以使用Java并发编程的技术来优化文件读写性能。

1.使用NIO

Java NIO（New Input/Output）是JDK1.4及以上版本提供的一种新的IO API。相比原来的IO API，NIO主要提供了以下优点：

• 通道（Channel）：可以同时读写，而且可以从通道中读取数据到缓冲区，也可以将缓冲区中的数据写到通道中。
• 缓冲区（Buffer）：可以提高IO性能，因为缓冲区可以一次性读写大量数据，而不是每次只读写一个字节。
• 选择器（Selector）：可以同时监听多个通道，从而实现高效的多路复用IO操作。

使用NIO读写文件的代码示例：

public static void readFileByNIO(String fileName) throws IOException {
    FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
    FileChannel channel = fis.getChannel();
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    while (channel.read(buffer) != -1) {
        buffer.flip();
        while (buffer.hasRemaining()) {
            System.out.print((char) buffer.get());
        }
        buffer.clear();
    }
    channel.close();
    fis.close();
}

public static void writeFileByNIO(String fileName, String content) throws IOException {
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileName);
    FileChannel channel = fos.getChannel();
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(content.getBytes());
    channel.write(buffer);
    channel.close();
    fos.close();
}

2.使用线程池

线程池是一种管理线程的机制，它可以重复利用已经创建的线程，从而避免了创建和销毁线程的开销。在Java中，线程池通常使用java.util.concurrent包中的ThreadPoolExecutor类来实现。使用线程池的优点在于：

• 可以控制线程数量，避免线程过多导致的资源浪费和系统崩溃。
• 可以重复利用已经创建的线程，避免了创建和销毁线程的开销。

使用线程池读写文件的代码示例：

public static void readFileByThreadPool(String fileName) throws IOException, InterruptedException, ExecutionException {
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
    FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
    byte[] buf = new byte[fis.available()];
    Future<Integer> future = executorService.submit(() -> fis.read(buf));
    int len = future.get();
    System.out.println(new String(buf, 0, len));
    executorService.shutdown();
    fis.close();
}

public static void writeFileByThreadPool(String fileName, String content) throws IOException, InterruptedException, ExecutionException {
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(fileName);
    Future<Integer> future = executorService.submit(() -> {
        byte[] buf = content.getBytes();
        fos.write(buf);
        return buf.length;
    });
    int len = future.get();
    System.out.println("写入文件成功，共写入" + len + "个字节");
    executorService.shutdown();
    fos.close();
}

3.使用内存映射文件

内存映射文件是将文件映射到内存中的一种技术，它可以将文件的内容映射到内存中，从而实现快速读写文件的效果。在Java中，可以使用java.nio.MappedByteBuffer类来实现内存映射文件的操作。

使用内存映射文件读写文件的代码示例：

public static void readFileByMappedByteBuffer(String fileName) throws IOException {
    RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(fileName, "rw");
    FileChannel channel = raf.getChannel();
    MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, channel.size());
    byte[] buf = new byte[(int) channel.size()];
    buffer.get(buf);
    System.out.println(new String(buf));
    channel.close();
    raf.close();
}

public static void writeFileByMappedByteBuffer(String fileName, String content) throws IOException {
    RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(fileName, "rw");
    FileChannel channel = raf.getChannel();
    MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_WRITE, 0, content.getBytes().length);
    buffer.put(content.getBytes());
    channel.close();
    raf.close();
}

综上所述，使用NIO、线程池和内存映射文件这三种技术可以优化Java应用程序中的文件读写性能，提高应用程序的效率和性能。