Java IO性能调优问题

Question

我正在尝试优化一个大量写入流的基于Web的应用程序。 代码类似于这样 ---

 StringWriter stringWriter = new StringWriter(1024);
 PrintWriter printWriter = new PrintWriter(stringWriter);

然后，这个PrintWriter被用于在多个地方进行写操作，例如--

 printWriter.write("set interface ethernet0 zone Trust");

我希望通过将PrintWriter包装在BufferedWriter中来优化几个写操作。因此，我计划将第1行和第2行更改为以下内容。请让我知道下面的方法是否正确 -

StringWriter stringWriter = new StringWriter(1024);
// go for bufferedwriter instead of printwriter.
BufferedWriter bufWriter = new BufferedWriter(stringWriter, 8*1024); 

此外，我认为现在可以直接替换write方法，例如：--

printWriter.write("set interface ethernet0 zone Trust");

替换为

bufWriter.write("set interface ethernet0 zone Trust");

请告诉我这是否正确，或者我需要使用BufferedWriter的哪些重载方法来充分利用它。谢谢，Dev。

- user496934

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@user，我可以知道您想从上述代码中实现什么吗？请告诉我们您在业务上想要做什么。 - Dead Programmer

我建议您对应用程序进行性能分析。如果它运行缓慢，这很可能不是原因。 - Peter Lawrey

Answer 1

由于StringWriter本身就是将内容写入内存中的字符串缓冲区，因此将其包装成BufferedWriter不应该对性能产生任何影响。（由于额外一层间接级别，实际上这可能会使您的代码稍微慢一些 - 尽管这个问题可能会被JIT编译器优化掉。）

后者在文件I/O中非常有用，因为一次大的写操作往往比多次小的写操作更快。

您认为您需要调整这段代码的原因是什么？值得注意的是，大多数情况下不需要进行性能优化。以下是一些关于性能调优的通用指南：

性能调优的一般指南

1. 不要做这件事（您确定您需要吗？大部分情况下实际上并不需要）。
2. 暂时不要这样做（相关的经典引文："过早优化是万恶之源"(Donald Knuth)）。
3. 不要优化您认为速度较慢的代码 - 使用性能分析工具来查找实际的瓶颈。
4. 在任何更改后再次测量性能，以验证您确实显著提高了性能（例如，很容易进行“聪明”的更改，但并不会有任何区别，甚至会恶化性能）。

- Péter Török

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将数据写入 StringWriter 的成本是复制数据的成本。使用 BufferedWriter 会使这个成本翻倍。我不相信 JIT 能够优化掉这个问题。 - Peter Lawrey

同意每一个词。我也想写类似的东西，但很高兴我没有这样做。因为我表达不了这么好。 - AlexR

Answer 2

添加BufferedWriter仅为每个写入的字符增加了额外的复制操作。相反，您应该改变StringWriter的初始大小，较大的初始大小意味着后续生长和复制较少。

StringWriter本身包含一个用于字符数据的增长缓冲区，通过使用BufferedWriter在其上添加另一个缓冲区不会导致加速。从给定的代码中可以看出，增加StringWriter对象本身的初始大小可能有所帮助。

- josefx

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你好，感谢你的建议。我已经使用了性能分析器来分析应用程序的行为。我发现应用程序几乎70%的时间都花在我想要更改的代码区域。 - user496934

基本上，该应用程序是一种转换工具，将一种格式的行转换为另一种格式。对于输入中的每一行，都会调用一个方法，该方法调用printwriter.write()方法，因此应用程序所花费的大部分时间都在这个方法中。出于这些原因，我正在尝试优化此方法，并查看是否可以通过使用BufferedWriter而不是PrintWriter来优化write方法。请相应地提供建议。 - user496934

Answer 3

您真的需要使用StringWriter吗？StringWriter只是StringBuffer的代理，每次调用append时都会在自身上进行同步。

您考虑过使用StringBuilder吗？它不是线程安全的（因此不是线程安全的），但应该更快-特别是如果您正在进行大量的短写入。

编辑：同步问题是一个双重重要的问题，因为PrintWriter也是同步的。每次调用print/write时，您的代码都必须获取和释放两个锁定。我怀疑这可能是您的代码在write方法中花费大量时间的原因。

编辑： 如果您确实必须使用PrintWriter，则以下替代方案可能有效，前提是PrintWriter仅由一个线程访问-否则可能会导致死锁。要使其正常工作，所有写入都必须在同一同步块中执行，否则您将遇到相同的问题-例如进入并退出许多同步的代码位。

    ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(bufSize);

    PrintWriter writer = new PrintWriter(out);

    synchronized (writer) {
        // do writes
    }

    writer.flush(); // very important or you may not see any output in 'out'
    writer.close();

    String output = out.toString();

如果您不必使用PrintWriter，那么仅使用StringWriter应该就足够了。

    StringWriter writer = new StringWriter(bufSize);

    synchronized(writer.getBuffer()) {
        // do writes
    }

    writer.flush();
    writer.close();

    String output = writer.toString();

我的初步建议是：

    StringBuilder builder = new StringBuilder();

    // do APPENDS (instead of writes)

    String output = builder.toString();

你需要调用append而不是write，这就是为什么你需要重构你的代码。

- Dunes

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嗨Dunes，然而我不能将StringBuilder作为StringWriter的替代方案传递，因为PrintWriter构造函数需要一个writer实例作为参数。那么我该如何优化下面的代码呢？我可以探索哪些替代数据结构-- StringWriter stringWriter = new StringWriter(1024); PrintWriter printWriter = new PrintWriter(stringWriter); 然后是多个write语句，例如printWriter.write()。 - user496934

那么在这种情况下使用 BufferedWriter 会解决问题吗？请给予建议。 - user496934

不，BufferedWriter 只会让事情变得更糟（正如其他人所说，并且也解释了原因）。 - Dunes

Answer 4

我真的怀疑BufferedWriter在这里会带来任何性能改进 - 它和StringWriter都直接写入内存。如果有什么不同之处，它只会通过添加间接层轻微地减慢速度。当然，如果你发现不同，请纠正我。你认为这是瓶颈的原因是什么？

- Nick Fortescue