channel和Stream的對比

這篇文章主要想總結下NIO的channel的傳統io中的stream的差別在哪。網上找了很多文章，都感覺只是說了概念。然后自己大概看了下源碼，結合概念，整理一下。有些地方可能不是很准確，也希望可以給點意見，互相學習。

這里不講異步方面的東西，只是想單純講一下stream和channel在操作內存時的一些差異。

讓我產生問題的來源主要有倆個：

1. 從概念上解讀，stream是按照字節去處理的，看起來就像是水流一樣，一個接一個。而channel是按照數據塊來處理的。那么bufferedStream呢？加了buffer后是不是也是按照數據塊來處理呢。那么這時，bufferedStream和channel的性能區別是在哪里呢？

2. 網上發現了一些文章，通過拷貝文件的實驗來對比channel和stream的性能。stream使用的是bufferedStream。結果是channel的性能要比stream快1/3。當然我沒有做實驗去驗證，只是通過代碼的解讀來理解下為什么性能會有這么大的差別。

首先需要引入一些背景知識，用戶的線程是如何讀入和寫出文件的。下面這個圖是從一本書上截下來的，簡單的說明下讀取文件時的流程。

1. 磁盤的controller把數據從磁盤拷貝到系統內核區。

2.然后cpu把數據從系統內核拷貝的用戶的內存區。

3.系統對內存塊的操作是按數據塊操作的，這也是NIO的一個重要的概念，操作數據時盡量和操作系統相吻合，來提高內存操作的效率。

 

然后再分別分析一下channel和stream在操作內存時分別的步驟，就可以比較清晰的看出倆者的差別。

一 channel：

首先總結一下，這也是一個大家都知道的概念。channel的輸入端和輸出端都是byteBuffer。在內存操作的時候，也是以數據塊為單位來進行數據移動。下面具體說下輸出的步驟：

1. 如果我們使用的是directBuffer。 那么會直接調用native方法，把整塊的內存寫出到磁盤。

2.如果我們使用的是堆內的buffer，java會創建一個臨時的directBuffer，把堆內buffer的數據拷貝到臨時的 directBuffer。然后調用native方法把臨時的 directBuffer的內容整塊的寫入磁盤。

下面貼一下源碼來看一下：

static int write(FileDescriptor var0, ByteBuffer var1, long var2, NativeDispatcher var4) throws IOException {
        if(var1 instanceof DirectBuffer) {
            // 如果是directBuffer，直接整塊寫入磁盤
            return writeFromNativeBuffer(var0, var1, var2, var4);
        } else {
            int var5 = var1.position();
            int var6 = var1.limit();

            assert var5 <= var6;

            int var7 = var5 <= var6?var6 - var5:0;
            // 創建臨時directBuffer
            ByteBuffer var8 = Util.getTemporaryDirectBuffer(var7);

            int var10;
            try {
                var8.put(var1);
                var8.flip();
                var1.position(var5);
                // 直接將臨沭directBuffer整塊寫入磁盤
                int var9 = writeFromNativeBuffer(var0, var8, var2, var4);
                if(var9 > 0) {
                    var1.position(var5 + var9);
                }

                var10 = var9;
            } finally {
                Util.offerFirstTemporaryDirectBuffer(var8);
            }

            return var10;
        }
    }

二 stream

首先也說一下概念，stream是按照字節，一個一個操作內存的。但是，真的是這樣的嗎？

先看下FileOutputStream這個類:

    public void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {
        writeBytes(b, off, len, append);
    }

    private native void writeBytes(byte b[], int off, int len, boolean append)
        throws IOException;

可以看到，這里也是調用native方法，把整個byte塊都寫入了磁盤。具體native方法是怎么實現的，哪位大大可以幫忙分析一下？

再看下BufferedOutPutStream這個類，主要看下write方法和flushBuffer方法

public synchronized void write(byte b[], int off, int len) throws IOException {
    if (len >= buf.length) {
        /* If the request length exceeds the size of the output buffer,
           flush the output buffer and then write the data directly.
           In this way buffered streams will cascade harmlessly. */
        flushBuffer();
        out.write(b, off, len);
        return;
    }
    if (len > buf.length - count) {
        flushBuffer();
    }
    // 寫入內部的buffer區
    System.arraycopy(b, off, buf, count, len);
    count += len;
}

 /** Flush the internal buffer */
    private void flushBuffer() throws IOException {
        if (count > 0) {
            調用代理的outputStream的寫出方法
            out.write(buf, 0, count);
            count = 0;
        }
    }

所以，從這個角度來看，stream和channel都是直接把整個數據塊對底層進行寫入的。

那么，stream真的比channel慢嗎？ 值得懷疑。 哪位大佬可以幫忙解下惑呢？