channel和Stream的对比

这篇文章主要想总结下NIO的channel的传统io中的stream的差别在哪。网上找了很多文章，都感觉只是说了概念。然后自己大概看了下源码，结合概念，整理一下。有些地方可能不是很准确，也希望可以给点意见，互相学习。

这里不讲异步方面的东西，只是想单纯讲一下stream和channel在操作内存时的一些差异。

让我产生问题的来源主要有俩个：

1. 从概念上解读，stream是按照字节去处理的，看起来就像是水流一样，一个接一个。而channel是按照数据块来处理的。那么bufferedStream呢？加了buffer后是不是也是按照数据块来处理呢。那么这时，bufferedStream和channel的性能区别是在哪里呢？

2. 网上发现了一些文章，通过拷贝文件的实验来对比channel和stream的性能。stream使用的是bufferedStream。结果是channel的性能要比stream快1/3。当然我没有做实验去验证，只是通过代码的解读来理解下为什么性能会有这么大的差别。

首先需要引入一些背景知识，用户的线程是如何读入和写出文件的。下面这个图是从一本书上截下来的，简单的说明下读取文件时的流程。

1. 磁盘的controller把数据从磁盘拷贝到系统内核区。

2.然后cpu把数据从系统内核拷贝的用户的内存区。

3.系统对内存块的操作是按数据块操作的，这也是NIO的一个重要的概念，操作数据时尽量和操作系统相吻合，来提高内存操作的效率。

 

然后再分别分析一下channel和stream在操作内存时分别的步骤，就可以比较清晰的看出俩者的差别。

一 channel：

首先总结一下，这也是一个大家都知道的概念。channel的输入端和输出端都是byteBuffer。在内存操作的时候，也是以数据块为单位来进行数据移动。下面具体说下输出的步骤：

1. 如果我们使用的是directBuffer。 那么会直接调用native方法，把整块的内存写出到磁盘。

2.如果我们使用的是堆内的buffer，java会创建一个临时的directBuffer，把堆内buffer的数据拷贝到临时的 directBuffer。然后调用native方法把临时的 directBuffer的内容整块的写入磁盘。

下面贴一下源码来看一下：

static int write(FileDescriptor var0, ByteBuffer var1, long var2, NativeDispatcher var4) throws IOException {
        if(var1 instanceof DirectBuffer) {
            // 如果是directBuffer，直接整块写入磁盘
            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;
            // 创建临时directBuffer
            ByteBuffer var8 = Util.getTemporaryDirectBuffer(var7);

            int var10;
            try {
                var8.put(var1);
                var8.flip();
                var1.position(var5);
                // 直接将临沭directBuffer整块写入磁盘
                int var9 = writeFromNativeBuffer(var0, var8, var2, var4);
                if(var9 > 0) {
                    var1.position(var5 + var9);
                }

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

            return var10;
        }
    }

二 stream

首先也说一下概念，stream是按照字节，一个一个操作内存的。但是，真的是这样的吗？

先看下FileOutputStream这个类:

    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，这里也是调用native方法，把整个byte块都写入了磁盘。具体native方法是怎么实现的，哪位大大可以帮忙分析一下？

再看下BufferedOutPutStream这个类，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();
    }
    // 写入内部的buffer区
    System.arraycopy(b, off, buf, count, len);
    count += len;
}

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

所以，从这个角度来看，stream和channel都是直接把整个数据块对底层进行写入的。

那么，stream真的比channel慢吗？ 值得怀疑。 哪位大佬可以帮忙解下惑呢？