面试题：Kotlin文件IO与NIO混合场景下的性能调优

框架设计思路

区分文件类型：在项目初始化时，根据文件大小判断使用传统IO还是NIO。可以设定一个阈值（例如10MB），小于该阈值的文件视为小文件，大于该阈值的文件视为大文件。
小文件处理：
- 使用传统IO：传统IO在处理小文件时相对简单直观，开销较小。使用FileInputStream和FileOutputStream进行文件的读写操作。
- 示例代码：

fun readSmallFile(filePath: String): String {
    val file = File(filePath)
    return file.readText()
}

fun writeSmallFile(filePath: String, content: String) {
    val file = File(filePath)
    file.writeText(content)
}

大文件处理：
- 使用NIO：NIO的ByteBuffer和FileChannel提供了更高效的大文件处理能力，支持内存映射等特性。
- 示例代码：

fun readLargeFile(filePath: String): String {
    val file = File(filePath)
    val channel = FileInputStream(file).channel
    val buffer = ByteBuffer.allocate(8192)
    val output = StringBuilder()
    while (channel.read(buffer) != -1) {
        buffer.flip()
        output.append(Charsets.UTF_8.decode(buffer).toString())
        buffer.clear()
    }
    channel.close()
    return output.toString()
}

fun writeLargeFile(filePath: String, content: String) {
    val file = File(filePath)
    val channel = FileOutputStream(file).channel
    val buffer = Charsets.UTF_8.encode(content)
    while (buffer.hasRemaining()) {
        channel.write(buffer)
    }
    channel.close()
}

统一接口封装：为了方便调用，将小文件和大文件的读写操作封装在统一的接口中。

interface FileOperator {
    fun readFile(filePath: String): String
    fun writeFile(filePath: String, content: String)
}

class DefaultFileOperator(private val threshold: Long = 10 * 1024 * 1024) : FileOperator {
    override fun readFile(filePath: String): String {
        val file = File(filePath)
        return if (file.length() <= threshold) {
            readSmallFile(filePath)
        } else {
            readLargeFile(filePath)
        }
    }

    override fun writeFile(filePath: String, content: String) {
        val file = File(filePath)
        if (file.length() <= threshold) {
            writeSmallFile(filePath, content)
        } else {
            writeLargeFile(filePath, content)
        }
    }
}

性能调优关键点

缓冲区大小：对于NIO操作，缓冲区大小设置很关键。过小的缓冲区会导致频繁的读写操作，过大的缓冲区会浪费内存。一般可以根据系统内存和文件读写模式进行调整，8192字节是一个常见的推荐值。
内存映射：对于大文件读取，可以使用FileChannel.map方法将文件映射到内存，这样可以减少I/O操作次数，提高读取性能。示例代码如下：

fun readLargeFileByMap(filePath: String): String {
    val file = File(filePath)
    val channel = FileInputStream(file).channel
    val mappedBuffer = channel.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, file.length())
    val result = Charsets.UTF_8.decode(mappedBuffer).toString()
    channel.close()
    return result
}

异步操作：对于频繁的小文件读写，可以考虑使用异步操作来提高整体性能。例如，使用Kotlin的协程配合Dispatchers.IO来实现异步读写。

import kotlinx.coroutines.*

fun readSmallFileAsync(filePath: String): Deferred<String> = GlobalScope.async(Dispatchers.IO) {
    val file = File(filePath)
    file.readText()
}

fun writeSmallFileAsync(filePath: String, content: String): Deferred<Unit> = GlobalScope.async(Dispatchers.IO) {
    val file = File(filePath)
    file.writeText(content)
}

文件缓存：对于经常读取的小文件，可以考虑使用缓存机制，避免重复读取磁盘。例如，使用LruCache来实现简单的文件内容缓存。

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap

class FileCache(private val maxSize: Int) {
    private val cache = ConcurrentHashMap<String, String>()
    private var currentSize = 0

    fun get(filePath: String): String? {
        return cache[filePath]
    }

    fun put(filePath: String, content: String) {
        if (currentSize >= maxSize) {
            val leastRecentlyUsed = cache.keys.first()
            cache.remove(leastRecentlyUsed)
            currentSize--
        }
        cache[filePath] = content
        currentSize++
    }
}

在readSmallFile方法中可以先检查缓存，有则直接返回，无则读取文件并放入缓存。

val fileCache = FileCache(100)

fun readSmallFile(filePath: String): String {
    val cached = fileCache.get(filePath)
    if (cached != null) {
        return cached
    }
    val file = File(filePath)
    val content = file.readText()
    fileCache.put(filePath, content)
    return content
}

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