【Java入門】ファイル入出力の性能比較

今回は約100MBの文字コードMS932で書かれたテキストファイルを読み込んで、中身を別ファイルに書き写す際の処理速度について計測してみました。用意したファイルのサイズ（byte数）は114,999,998です。

パターン①：BufferedInputStream無しかつ、バッファサイズ指定無し
パターン②：BufferedInputStream有りかつ、バッファサイズ指定無し
パターン③：BufferedInputStream無しかつ、バッファサイズ指定有り
パターン④：BufferedInputStream有りかつ、バッファサイズ指定有り
結論

パターン①：`BufferedInputStream`無しかつ、バッファサイズ指定無し

BufferedInputStreamでラップせずそのまま入出力するパターンです。

Java

System.out.println("スタート（総量MB）：" + (Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1204));
long startUsedMemory = (Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory());
System.out.println("used(start):" + startUsedMemory);
long startTime = System.currentTimeMillis();

Path input = Paths.get("C:\\workspace\\test\\100MBms932.txt");
Path output = Paths.get("C:\\workspace\\test\\result_sample.txt");

//「読み込み用ファイル」と「書き込み用ファイル」を開く
try(InputStream is = Files.newInputStream(input);
    OutputStream os = Files.newOutputStream(output);){

    //「読み込み用ファイル」からバイトを読み取りを「書き出し用ファイル」にバイトのまま書き出す。
    int len = 0;
    int roopCnt = 0;
    while ((len = is.read()) > 0) {
        os.write(len);
        roopCnt++;
    }
    System.out.println("I/O回数：" + roopCnt);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ゴール（総量MB）：" + (Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1204));
long endUsedMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory();
System.out.println("used(end):" + endUsedMemory);
long usedMem = endUsedMemory - startUsedMemory;
System.out.println("実行時間：" + (endTime - startTime) + "ms");
System.out.println("使用メモリ増加量（総量MB）：" + (usedMem /1024/1024));

上記のコードを5回試した結果は次のとおりです。

項目	1回目	2回目	3回目	4回目	5回目
スタート（総量MB）	104	104	104	104	104
used(start)	2044920	2044920	2044920	2044920	2044920
I/O回数	114999998	114999998	114999998	114999998	114999998
ゴール（総量MB）	104	104	104	104	104
used(end)	2044920	2044920	2044920	2044920	2044920
実行時間	745564ms	742157ms	749027ms	747909ms	743747ms
使用メモリ増加量（総量MB）	0	0	0	0	0

この結果から分かったこと

I/O回数はファイル容量（byte）である114999998と同じになっている
実行時間は平均で約12分かかっている
使用メモリ増加量（総量MB）は増えていない

パターン②：`BufferedInputStream`有りかつ、バッファサイズ指定無し

BufferedInputStreamでラップしてそのまま入出力するパターンです。

Java

System.out.println("スタート（総量MB）：" + (Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1204));
long startUsedMemory = (Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory());
System.out.println("used(start)：" + startUsedMemory);
long startTime = System.currentTimeMillis();

Path input = Paths.get("C:\\workspace\\test\\100MBms932.txt");
Path output = Paths.get("C:\\workspace\\test\\result_sample.txt");

//「読み込み用ファイル」と「書き込み用ファイル」を開く
try(InputStream is = Files.newInputStream(input);
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
    OutputStream os = Files.newOutputStream(output);
    BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(os);){

    //「読み込み用ファイル」からバイトを読み取りを「書き出し用ファイル」にバイトのまま書き出す。
    int len = 0;
    int roopCnt = 0;
    while ((len = bis.read()) > 0) {
        bos.write(len);
        roopCnt++;
    }
    System.out.println("I/O回数：" + roopCnt);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ゴール（総量MB）：" + (Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1204));
long endUsedMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory();
System.out.println("used(end):" + endUsedMemory);
long usedMem = endUsedMemory - startUsedMemory;
System.out.println("実行時間：" + (endTime - startTime) + "ms");
System.out.println("使用メモリ増加量（総量MB）：" + (usedMem /1024/1024));

上記のコードを5回試した結果は次のとおりです。

項目	1回目	2回目	3回目	4回目	5回目
スタート（総量MB）	104	104	104	104	104
used(start)	2044920	2044920	2044920	2044920	2044920
I/O回数	114999998	114999998	114999998	114999998	114999998
ゴール（総量MB）	104	104	104	104	104
used(end)	2726512	2726512	2726560	2726560	2726512
実行時間	5264ms	4907ms	5046ms	5593ms	5413ms
使用メモリ増加量（総量MB）	0	0	0	0	0

この結果から分かったこと

I/O回数はファイル容量（byte）である114999998と同じになっている
実行時間は平均で約5秒かかっている
used(end)とused(start)に差はあるものの、1MBに満たないため、使用メモリ増加量（総量MB）は0になっている

パターン③：`BufferedInputStream`無しかつ、バッファサイズ指定有り

BufferedInputStreamでラップせずに、バッファサイズを指定して実行するパターンです。

Java

System.out.println("スタート（総量MB）：" + (Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1204));
long startUsedMemory = (Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory());
System.out.println("used(start):" + startUsedMemory);
long startTime = System.currentTimeMillis();

Path input = Paths.get("C:\\workspace\\test\\100MBms932.txt");
Path output = Paths.get("C:\\workspace\\test\\result_sample.txt");

//「読み込み用ファイル」と「書き込み用ファイル」を開く
try(InputStream is = Files.newInputStream(input);
    OutputStream os = Files.newOutputStream(output);){

    //「読み込み用ファイル」からバイトを読み取りを「書き出し用ファイル」にバイトのまま書き出す。
    byte[] buf = new byte[1024];
    int len = 0;

    int roopCnt = 0;
    while ((len = is.read(buf)) > 0) {
        os.write(buf, 0, len);
        roopCnt++;
    }
    System.out.println("I/O回数：" + roopCnt);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ゴール（総量MB）：" + (Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1204));
long endUsedMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory();
System.out.println("used(end):" + endUsedMemory);
long usedMem = endUsedMemory - startUsedMemory;
System.out.println("実行時間：" + (endTime - startTime) + "ms");
System.out.println("使用メモリ増加量（総量MB）：" + (usedMem /1024/1024));

上記のコードを5回試した結果は次のとおりです。

項目	1回目	2回目	3回目	4回目	5回目
スタート（総量MB）	104	104	104	104	104
used(start)	2044920	2044920	2044920	2044920	2044920
I/O回数	112305	112305	112305	112305	112305
ゴール（総量MB）	104	104	104	104	104
used(end)	2044920	2044920	2044920	2044920	2044920
実行時間	1253ms	1355ms	1545ms	1413ms	1527ms
使用メモリ増加量（総量MB）	0	0	0	0	0

この結果から分かったこと

I/O回数は112305になっている。これはファイルサイズのbyte数114999998を読み込みバッファとして指定した1024で割った値を切り上げるとこの値になる。
実行時間は平均で約1.2秒かかっている
使用メモリ増加量（総量MB）は増えていない

パターン④：`BufferedInputStream`有りかつ、バッファサイズ指定有り

BufferedInputStreamでラップして、さらにバッファサイズも指定して実行するパターンです。

Java

System.out.println("スタート（総量MB）：" + (Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1204));
long startUsedMemory = (Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory());
System.out.println("used(start):" + startUsedMemory);
long startTime = System.currentTimeMillis();

Path input = Paths.get("C:\\workspace\\test\\100MBms932.txt");
Path output = Paths.get("C:\\workspace\\test\\result_sample.txt");

//「読み込み用ファイル」と「書き込み用ファイル」を開く
try(InputStream is = Files.newInputStream(input);
    BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
    OutputStream os = Files.newOutputStream(output);
    BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(os);){

    //「読み込み用ファイル」からバイトを読み取りを「書き出し用ファイル」にバイトのまま書き出す。
    int len = 0;
    byte[] buf = new byte[1024];

    int roopCnt = 0;
    while ((len = bis.read(buf)) > 0) {
        bos.write(buf,0,len);
        roopCnt++;
    }
    System.out.println("I/O回数：" + roopCnt);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("ゴール（総量MB）：" + (Runtime.getRuntime().totalMemory()/1024/1204));
long endUsedMemory = Runtime.getRuntime().totalMemory() - Runtime.getRuntime().freeMemory();
System.out.println("used(end):" + endUsedMemory);
long usedMem = endUsedMemory - startUsedMemory;
System.out.println("実行時間：" + (endTime - startTime) + "ms");
System.out.println("使用メモリ増加量（総量MB）：" + (usedMem /1024/1024));

上記のコードを5回試した結果は次のとおりです。

項目	1回目	2回目	3回目	4回目	5回目
スタート（総量MB）	104	104	104	104	104
used(start)	2044920	2044920	2044920	2044920	2044920
I/O回数	112305	112305	112305	112305	112305
ゴール（総量MB）	104	104	104	104	104
used(end)	2726576	2726576	2726576	2726576	2726576
実行時間	505ms	535ms	515ms	717ms	611ms
使用メモリ増加量（総量MB）	0	0	0	0	0

この結果から分かったこと

I/O回数は112305になっている。これはファイルサイズのbyte数114999998を読み込みバッファとして指定した1024で割った値を切り上げるとこの値になる。
実行時間は平均で約0.5秒かかっている
used(end)とused(start)に差はあるものの、1MBに満たないため、使用メモリ増加量（総量MB）は0になっている