Java I/O 效能調優全攻略：從緩衝到序列化

基本原則

1. 避免磁碟存取
2. 避免作業系統呼叫
3. 避免方法呼叫開銷
4. 避免逐位元組/字元處理

低層 I/O 基準測試：計算檔案換行數

方法 2 為最佳平衡點；方法 3 需自行處理邊界，維護成本高。

輸出緩衝

• System.out 預設行緩衝，互動式必要。
• 批量輸出可關閉行緩衝：new PrintStream(new BufferedOutputStream(fdout, 1024), false)，速度提升 3 倍。

文字檔處理

• DataInputStream.readLine() 已棄用，無法正確轉碼 Unicode。
• 改用 BufferedReader.readLine() (Reader 體系)，速度快 20% 且支援完整字元集。

格式化代價

國際化場景不可避免，但需意識到效能開銷。

隨機存取優化

RandomAccessFile.seek() 開銷大，解法：在 RandomAccessFile 上建立應用層緩衝區 (如 4KB)，按區塊讀取，區塊內直接定位，適合二分搜尋等局部性存取。

壓縮傳輸

• java.util.zip 提供 ZipOutputStream/InputStream。
• 文字檔壓縮率約 50%，CPU 成本視 CPU/磁碟速度比而定。
• 慢速媒體 (軟碟、網路) 壓縮後傳輸通常更快。

軟體快取

• 全量載入 ArrayList：隨機存取 O(1)，記憶體受限。
• LRU 快取 (如保留最近 100 行)：兼顧記憶體與局部性存取。

Tokenizing (分詞)

• StreamTokenizer 方便但較慢 (內部按雙位元組處理)。
• 手寫字元級解析器快 ~20%，代價是複雜度。

序列化

• 標準 ObjectOutputStream 通用但慢 (含類描述、物件圖)。
• 大量資料可考慮 DataOutputStream 自定二進位格式，或特定領域編碼 (如位圖)。

檔案屬性查詢

File.length()、isDirectory() 等需呼叫作業系統，開銷大，避免重複呼叫；遞迴掃描檔案系統時尤為明顯。