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Java 输入流到输出流

news 2025/7/13 2:14:58

Java 输入流到输出流的复制方法主要有以下六种实现方式，根据性能、适用场景和实现原理可分为不同类别：

一、基础字节流方式

实现原理：通过 FileInputStream 和 FileOutputStream 逐字节或块读取数据并写入。
代码示例：

try (InputStream in = new FileInputStream("source.txt");
     OutputStream out = new FileOutputStream("dest.txt")) {
    byte[] buffer = new byte[1024];
    int len;
    while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
        out.write(buffer, 0, len);
    }
}

特点：实现简单但效率较低，适用于小文件。

二、缓冲流优化

实现原理：通过 BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream 包装基础流，利用内存缓冲区减少 I/O 操作次数。
代码示例：

try (BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("source.txt"));
     BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("dest.txt"))) {
    byte[] buffer = new byte[8192];
    int len;
    while ((len = bis.read(buffer)) != -1) {
        bos.write(buffer, 0, len);
    }
}

特点：缓冲区（通常设为 8KB 以上）可提升 2-5 倍性能，适合中小文件。

三、NIO 通道零拷贝

实现原理：使用 FileChannel.transferTo() 或 transferFrom() 方法，直接调用操作系统的零拷贝技术（如 Linux 的 sendfile）。
代码示例：

try (FileChannel inChannel = new FileInputStream("source.txt").getChannel();
     FileChannel outChannel = new FileOutputStream("dest.txt").getChannel()) {
    inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);
}

特点：数据在内核态直接传输，避免用户态内存拷贝，适合大文件（>100MB）。

四、Files.copy 工具方法

实现原理：通过 java.nio.file.Files 类的静态方法 copy() 实现，底层可能使用用户态循环或优化策略。
代码示例：

Path source = Paths.get("source.txt");
Path dest = Paths.get("dest.txt");
Files.copy(source, dest, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

特点：代码简洁，但性能略低于零拷贝，适合快速开发场景。

五、内存映射文件（MappedByteBuffer）

实现原理：通过 FileChannel.map() 将文件映射到内存地址，直接操作内存实现高效读写。
代码示例：

try (RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile("source.txt", "r");
     FileChannel channel = raf.getChannel()) {
    MappedByteBuffer buffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, channel.size());
    // 直接通过 buffer 操作数据并写入输出流
}

特点：适合超大文件（>1GB）的随机访问，但需注意内存管理风险。

六、第三方工具库

实现原理：使用 Apache Commons IO 的 FileUtils.copyFile() 封装底层流操作。
代码示例：

File source = new File("source.txt");
File dest = new File("dest.txt");
FileUtils.copyFile(source, dest);

特点：简化代码，但依赖外部库。

性能对比与选型建议

方法	性能排序	适用场景
NIO 通道零拷贝	★★★★★	大文件传输（>100MB）
内存映射文件	★★★★☆	超大文件随机访问
缓冲流	★★★☆☆	中小文件通用场景
Files.copy()	★★☆☆☆	快速开发、小文件
基础字节流	★☆☆☆☆	学习或极小型文件