Java 讀取文件到 byte[] 三種方式性能對比

三種實現

1. 傳統 IO (FileInputStream + ByteArrayOutputStream)

public static byte[] toByteArray(String filename) throws IOException {
    try (FileInputStream fis = new FileInputStream(filename);
         ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream()) {
        byte[] buf = new byte[1024];
        int len;
        while ((len = fis.read(buf)) != -1) baos.write(buf, 0, len);
        return baos.toByteArray();
    }
}

2. NIO (FileChannel + ByteBuffer)

public static byte[] toByteArray2(String filename) throws IOException {
    try (FileInputStream fis = new FileInputStream(filename);
         FileChannel channel = fis.getChannel()) {
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate((int) channel.size());
        while (channel.read(buffer) > 0) ; // 循環讀滿
        return buffer.array();
    }
}

3. 內存映射 (MappedByteBuffer) — 大文件最快

public static byte[] toByteArray3(String filename) throws IOException {
    try (FileChannel fc = new RandomAccessFile(filename, "r").getChannel()) {
        MappedByteBuffer mb = fc.map(FileChannel.MapMode.READ_ONLY, 0, fc.size());
        mb.load(); // 預加載進內存
        byte[] dst = new byte[(int) fc.size()];
        if (mb.remaining() > 0) mb.get(dst);
        return dst;
    }
}

性能測試 (100MB 文件，SSD，JDK 11)

選型建議

• < 10MB：傳統 IO 簡單可靠。
• 10MB - 100MB：NIO ByteBuffer 平衡。
• > 100MB 或需隨機讀取：MappedByteBuffer 零拷貝、OS 頁面緩存加速。
• Java 9+：Files.readAllBytes(Path) 內部自動選擇最優策略。

注意事項

• MappedByteBuffer 映射大小受進程虛擬內存限制（32位 JVM 受限）。
• 內存映射文件變更需 force() 刷盤，讀取場景無需關心。
• 所有流/通道務必關閉，建議 try-with-resources。