面试题：Java NIO与传统I/O在性能基准测试方面的差异

传统I/O和NIO性能基准测试不同点

传统I/O：基于流（Stream）的操作，一次一个字节或一个字符地处理数据。操作相对简单直观，但效率较低，特别是在处理大文件或高并发场景下。因为每次读写都可能涉及系统调用，频繁的系统调用开销较大。
NIO：基于缓冲区（Buffer）和通道（Channel）的操作。数据先被读入缓冲区，然后再从缓冲区写入目标位置，减少了系统调用次数，提高了效率。NIO支持非阻塞I/O，在高并发场景下能更好地利用系统资源。

代码实现

传统I/O实现文件复制

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;

public class TraditionalIOFileCopy {
    public static void main(String[] args) {
        String sourceFilePath = "sourceFile.txt";
        String targetFilePath = "targetFile.txt";

        try (InputStream inputStream = new FileInputStream(sourceFilePath);
             OutputStream outputStream = new FileOutputStream(targetFilePath)) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int length;
            while ((length = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                outputStream.write(buffer, 0, length);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

NIO实现文件复制

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class NIOFileCopy {
    public static void main(String[] args) {
        String sourceFilePath = "sourceFile.txt";
        String targetFilePath = "targetFile.txt";

        try (FileInputStream inputStream = new FileInputStream(sourceFilePath);
             FileOutputStream outputStream = new FileOutputStream(targetFilePath);
             FileChannel inputChannel = inputStream.getChannel();
             FileChannel outputChannel = outputStream.getChannel()) {
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            while (inputChannel.read(buffer) != -1) {
                buffer.flip();
                outputChannel.write(buffer);
                buffer.clear();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

不同场景下性能差异原因分析

文件大小：
- 小文件：传统I/O和NIO性能差异可能不明显。因为小文件读写操作本身耗时短，系统调用开销占比相对较小，NIO减少系统调用的优势难以体现。
- 大文件：NIO性能优势明显。NIO通过缓冲区减少系统调用次数，减少了内核态和用户态切换开销，提高了读写效率。传统I/O频繁系统调用，开销大，性能较低。
并发访问：
- 低并发：两者性能差异不大。因为系统资源相对充足，传统I/O即使频繁系统调用也能满足需求。
- 高并发：NIO性能更优。NIO支持非阻塞I/O，一个线程可以管理多个通道，减少线程数量，降低线程上下文切换开销，能更好地利用系统资源处理高并发请求。传统I/O基于阻塞I/O，每个连接需要一个独立线程处理，高并发时线程数量过多，性能下降。

面试题：Java NIO与传统I/O在性能基准测试方面的差异

知识考点

面试题答案

传统I/O和NIO性能基准测试不同点

代码实现

传统I/O实现文件复制

NIO实现文件复制

不同场景下性能差异原因分析