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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(shí)現(xiàn)類又有很多，因此在文件寫入時(shí)我們就可以選擇各種各樣的類來實(shí)現(xiàn)。我們本文就來盤點(diǎn)一下這些方法，順便測(cè)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(gè)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(huì)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(shí)候就會(huì)開啟一個(gè)輸入流，相反，寫出數(shù)據(jù)到某個(gè)數(shù)據(jù)源目的地的時(shí)候也會(huì)開啟一個(gè)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(gè)字節(jié)通常為 8 位，它是用來處理二進(jìn)制(數(shù)據(jù))的。字節(jié)流有兩個(gè)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(gè)字節(jié)(Byte)，它通常用來處理文本數(shù)據(jù)。字符流的兩個(gè)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(jìn)行分類，比如可以根據(jù)流的方向進(jìn)行分類，也可以根據(jù)傳輸?shù)膯挝贿M(jìn)行分類，還可以根據(jù)流的功能進(jìn)行分類，比如以下幾個(gè)。

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(gè)特定的地方(節(jié)點(diǎn))讀寫數(shù)據(jù)。
• 處理流：是對(duì)一個(gè)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(shí)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(jìn)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(hào)的類就是用來實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)構(gòu)造函數(shù)，可以傳遞一個(gè)具體的文件位置，或者 File 對(duì)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(huì)講)。

FileWriter 類的實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)資源的釋放，就比如使用 try (FileWriter fileWriter = new FileWriter(filepath)) {...} 就可以實(shí)現(xiàn) FileWriter 資源的自動(dòng)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(huì)對(duì)二者進(jìn)行測(cè)試)。

小知識(shí)點(diǎn)：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(chǔ)空間，這些存儲(chǔ)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(shì)

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(huì)和低速存儲(chǔ)設(shè)備也就是磁盤進(jìn)行交互，那么整個(gè)寫入文件的速度就會(huì)受制于低速的存儲(chǔ)設(shè)備(磁盤)。但如果使用緩沖區(qū)的話，每次寫操作會(huì)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(dá)某個(gè)閾值之后，再將文件一次性寫入到磁盤上。因?yàn)閮?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(diǎn)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(shí)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(shí)現(xiàn)文件的寫入，實(shí)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(gè)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(jìn)制文件，然后再進(jìn)行文件寫入，它的實(shí)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(shí)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(gè)新的文件操作類 Files 來實(shí)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(shí)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(shí)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(cè)試一下。

5.性能測(cè)試

我們先來構(gòu)建一個(gè)比較大的字符串，然后分別用以上 6 種方法來測(cè)試文件寫入的速度，最后再把結(jié)果打印出來，測(cè)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(shí):" + (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(shí):" + (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(shí):" + (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(shí):" + (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(shí):" + (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(shí):" + (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(duì)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?yàn)槲覀儽敬螠y(cè)試的代碼操作的是字符串，所以在使用字節(jié)流時(shí)，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(shì)。

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(cè)試結(jié)果只是針對(duì)字符串的操作場景有效，如果操作的是二進(jìn)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(kuò)展知識(shí)：內(nèi)容追加

以上代碼會(huì)對(duì)文件進(jìn)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(shí)候多設(shè)置一個(gè) append 的參數(shù)為 true，比如如果我們使用 FileWriter 來實(shí)現(xiàn)文件的追加的話，實(shí)現(xiàn)代碼是這樣的：

public static void fileWriterMethod(String filepath, String content) throws IOException { 
    // 第二個(gè) append 的參數(shù)傳遞一個(gè) 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(shí)多設(shè)置一個(gè) append 的參數(shù)為 true，實(shí)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(shí)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(shí)多傳一個(gè) StandardOpenOption.APPEND 的參數(shù)，它的實(shí)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(duì)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(jìn)制文件的話就推薦使用 BufferedOutputStream。

參考 & 鳴謝

https://www.cnblogs.com/absfree/p/5415092.html