三种java实现文件拷贝方式的性能比较

首先，三种实现文件拷贝的方式分别是IO流输入输出，NIO的transferTo和transferFrom以及标准库中提供的几种Files.copy()方法。具体实现方法就不多赘述了，写下这篇博客是想总结一下这三种实现方式的性能比较。

要比较性能，这里涉及到操作系统的用户态、用户空间和内核态、内核空间的概念。我的理解就是当线程正在执行普通应用的方法时，比如调用java标准类库中的方法，此时线程处于用户态。而当线程执行操作系统底层方法时，此时线程处于内核态。比如从磁盘读取文件，线程首先肯定是处于内核态的。

其实IO流输入输出实现文件的拷贝过程是这样的。首先线程处于内核态，从磁盘读取文件到内核缓存，然后线程切换成用户态，将文件从内核缓存读取到用户缓存，然后线程从用户缓存中取到文件开始写入。写入过程与读取过程相反。所以IO流输入输出实现文件拷贝需要多次上下文切换，这也造成了额外的开销。

java标准类库提供的几种copy方法，阅读源码，虽然看到实现方法里用的是InputStream.transferTo()，其实追根溯源也只是用户态空间拷贝，真正的transferTo以及transferFrom方法其实是通道(channel)方法，将数据从一个channel传输到另一个channel。而通道channel可以看成连接IO设备和内核缓存的一个桥梁。

我们知道NIO的特点就是将IO操作更加类似于底层IO的流程，数据传输是不需要用户态参与的，所以会大大提高IO效率。这点不仅仅体现在文件拷贝中，还体现在网络通信中，其实两者都属于IO流。例如从磁盘读取文件然后进行Socket发送，数据传输同样可以不用用户态参与，可以大大提高IO效率。NIO通过transferTo实现文件拷贝的流程是这样的。用户态要做的只是调用一下transferTo()，先是从磁盘读取文件到内核缓存(Buffer)，再将Buffer中数据写入fromChannel，而transferTo将数据从fromChannel传输到toChannel，再将toChannel中数据写入到另一个Buffer中，通过这个Buffer再写入磁盘，实现了文件的拷贝。